ES2909246T3 - Composite ceramic material in particles, piece that composes it and procedure to prepare this piece - Google Patents

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Thierry Piquero
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Abstract

Material cerámico compuesto particulado, que comprende, preferiblemente, constituido por: - partículas de al menos una primera cerámica ultrarrefractaria "UHTC" en forma cristalizada, estando recubierta la superficie exterior de estas partículas al menos en parte por una capa porosa de al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa, en donde dicha primera cerámica ultrarrefractaria "UHTC" en forma cristalizada representa del 25% al 90% en masa con respecto a la masa del material y dicha segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa representa del 2% al 15% en masa con respecto a la masa total del material; y en donde las partículas definen un espacio entre ellas; - opcionalmente, aglomeraciones porosas de dicha al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa, distribuidos en dicho espacio; - una matriz densa de al menos una tercera cerámica ultrarrefractaria en forma cristalizada que llena al menos parcialmente dicho espacio; - opcionalmente, un recubrimiento denso de al menos dicha tercera cerámica ultrarrefractaria en forma cristalizada, que recubre la superficie exterior de dicha matriz, en donde dicha matriz y dicho recubrimiento representan del 5% al 90% en masa con respecto a la masa total del material; en donde la porosidad de dicha capa porosa de al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa es del 15% al 30%.Particulate composite ceramic material, preferably comprising: - particles of at least one first "UHTC" ultra-refractory ceramic in crystallized form, the outer surface of these particles being covered at least in part by a porous layer of at least one second ultra-refractory ceramic in amorphous form, wherein said first ultra-refractory ceramic "UHTC" in crystallized form represents from 25% to 90% by mass with respect to the mass of the material and said second ultra-refractory ceramic in amorphous form represents from 2% to 15% in mass with respect to the total mass of the material; and wherein the particles define a space between them; - optionally, porous agglomerations of said at least one second ultra-refractory ceramic in amorphous form, distributed in said space; - a dense matrix of at least one third ultra-refractory ceramic in crystallized form that at least partially fills said space; - optionally, a dense coating of at least said third ultra-refractory ceramic in crystallized form, which covers the outer surface of said matrix, where said matrix and said coating represent 5% to 90% by mass with respect to the total mass of the material ; wherein the porosity of said porous layer of at least one second ultra-refractory ceramic in amorphous form is from 15% to 30%.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Material cerámico compuesto en partículas, pieza que lo compone y procedimiento para preparar esta pieza Composite ceramic material in particles, piece that composes it and procedure to prepare this piece

Área técnicaTechnical area

La presente invención se refiere a nuevos materiales cerámicos que pueden clasificarse como materiales cerámicos compuestos en partículas.The present invention relates to new ceramic materials that can be classified as particulate composite ceramic materials.

La invención se refiere, además, a una pieza que comprende, preferiblemente que consiste en dicho material cerámico compuesto en partículas.The invention also relates to a part comprising, preferably consisting of said particulate composite ceramic material.

La invención se refiere, finalmente, a un procedimiento de preparación de esta pieza.The invention finally refers to a process for preparing this part.

Por material cerámico compuesto en partículas se entiende generalmente un material que comprende una matriz de cerámica dentro de la cual hay partículas de cerámica.By particulate composite ceramic material is generally meant a material comprising a ceramic matrix within which there are ceramic particles.

Más concretamente, la presente invención se refiere a materiales compuestos que comprenden partículas de al menos una cerámica seleccionada de las cerámicas ultrarrefractarias (“UHTC” o “Ultra High Temperature Ceramics" en inglés) y una matriz de al menos una cerámica también seleccionada de cerámicas ultrarrefractarias.More specifically, the present invention relates to composite materials comprising particles of at least one ceramic selected from ultra-refractory ceramics ( "UHTC" or "Ultra High Temperature Ceramics" in English) and a matrix of at least one ceramic also selected from ceramics. ultra-refractory.

Dicha cerámica ultrarrefractaria puede ser en particular carburo de silicio (SiC).Said ultra-refractory ceramic can be in particular silicon carbide (SiC).

Estado de la técnica anteriorState of the prior art

SiC y otras cerámicas ultrarrefractarias “UHTC” constituidas por boruros, carburos y nitruros con un alto punto de fusión o de descomposición son compuestos que tienen muchas propiedades interesantes, en particular excelentes propiedades mecánicas, térmicas o químicas, en particular hasta alta temperatura, incluso hasta muy alta temperatura, a saber, hasta una temperatura mayor o igual a 2000 °C [1].SiC and other "UHTC" ultra-refractory ceramics consisting of borides, carbides and nitrides with a high melting or decomposition point are compounds that have many interesting properties, in particular excellent mechanical, thermal or chemical properties, in particular up to high temperature, even up to very high temperature, namely up to a temperature greater than or equal to 2000 °C [1].

Por ejemplo, el SiC tiene excelentes propiedades mecánicas, térmicas o químicas, hasta 1500 °C o incluso 1600 °C. For example, SiC has excellent mechanical, thermal or chemical properties, up to 1500°C or even 1600°C.

Estas propiedades pueden variar mucho y son inseparables de los procedimientos y condiciones utilizados para preparar estos compuestos.These properties can vary widely and are inseparable from the procedures and conditions used to prepare these compounds.

Estos compuestos se pueden utilizar como compuestos puros o en composiciones complejas [2] y tienen aplicaciones en entornos extremos como protección térmica, propulsión, elementos de hornos, crisoles refractarios, componentes estructurales para futuros reactores nucleares [3] o intercambiadores de calor como los receptores solares [4]. These compounds can be used as pure compounds or in complex compositions [2] and have applications in extreme environments such as thermal protection, propulsion, furnace elements, refractory crucibles, structural components for future nuclear reactors [3] or heat exchangers such as receivers. solar [4].

Hay muchos tipos de SiC monolíticos, que tienen diferencias, entre otras, de estructuras y microestructuras y que poseen diferentes propiedades. Generalmente se nombran de acuerdo con sus procedimientos de producción. There are many types of monolithic SiC, which have differences, among others, in structures and microstructures and which possess different properties. They are usually named according to their production procedures.

Así, conocemos el SiC obtenido por sinterización sin presión (“Pressureless Sintering” en inglés), el SiC obtenido bajo alta presión en caliente (“HIP” o “Hot Isostatic Pressing” en inglés), el SiC obtenido por sinterización flash (“Spark Plasma Sintering” o “SPS”), SiC obtenido por sinterización reactiva, SiC obtenido por reacción entre carbón sólido y silicio fundido (SiC denominado “reaction bonded” en inglés), SiC obtenido por descomposición de polímeros precerámicos (SiC denominadas “PDC” o “Polymer-Derived Ceramics” en inglés), el SIC obtenido por impregnaciónpirólisis de polímeros (“PIP” o “Polymer-impregnation Pyrolysis” en inglés), el SiC “CVD” obtenido por deposición química en fase gaseosa (“Chemical Vapor Deposition” o “CVD”), y el SiC “CVI” obtenido, para densificar los compuestos, por infiltración química en fase gaseosa (“Chemical Vapor Infiltration” o “CVI” en inglés).Thus, we know the SiC obtained by pressureless sintering (“Pressureless Sintering” in English), the SiC obtained under hot high pressure (“HIP” or “Hot Isostatic Pressing” in English), the SiC obtained by flash sintering (“Spark Plasma Sintering" or "SPS"), SiC obtained by reactive sintering, SiC obtained by reaction between solid carbon and molten silicon (SiC called "reaction bonded" in English), SiC obtained by decomposition of preceramic polymers (SiC called "PDC" or “Polymer-Derived Ceramics” in English), the SIC obtained by impregnation pyrolysis of polymers (“PIP” or “Polymer-impregnation Pyrolysis” in English), the SiC “CVD” obtained by chemical deposition in gaseous phase (“Chemical Vapor Deposition” or "CVD"), and the SiC "CVI" obtained, to densify the compounds, by chemical infiltration in gas phase ("Chemical Vapor Infiltration" or "CVI" in English).

Los otros compuestos UHTC pueden obtenerse, en general, por las mismas rutas que el SiC y tienen, como el SiC, propiedades que dependen de los modos de elaboración.The other UHTC compounds can generally be obtained by the same routes as SiC and have, like SiC, properties that depend on the processing methods.

El procedimiento de sinterización sin presión (“Pressureless Sintering") es el procedimiento más simple pero requiere adiciones de sinterización (generalmente óxidos refractarios, por ejemplo, A^Oa) permitiendo la formación de un eutéctico líquido y la densificación por sinterización, no sinterizando solo el SiC puro. Las temperaturas necesarias son altas, 1800 °C a 2100 °C. El mismo principio se puede aplicar a la preparación de compuestos cerámicos particulados. “UHTC”, con temperaturas igualmente altas, 1650-2200 °C, dependiendo de las composiciones [3]. Las adiciones son generalmente perjudiciales para las propiedades de los materiales. Con el procedimiento de sinterización sin presión, se pueden obtener piezas que tienen dimensiones más cercanas a las deseadas que las piezas obtenidas con el procedimiento “HIP" o el procedimiento “Spark Plasma Sintering" [5]. Pressureless sintering is the simplest process but requires sintering additions (usually refractory oxides, e.g. A^Oa) allowing formation of a liquid eutectic and densification by sintering, not sintering alone. pure SiC The temperatures required are high, 1800°C to 2100°C The same principle can be applied to the preparation of particulate ceramics “UHTC”, with equally high temperatures, 1650-2200°C, depending on the compositions [3]. The additions are generally detrimental to the properties of the materials. With the sintering process without pressure, it is possible to obtain parts that have dimensions closer to those desired than the parts obtained with the "HIP" process or the sintering process. "Spark Plasma Sintering" [5].

El procedimiento “HIP”, consiste en encerrar el polvo, al vacío, en un recipiente metálico, luego aplicarle una temperatura y presión altas, típicamente 1850 °C y 2000 bares [3]. Esta ruta requiere un equipo muy costoso y generalmente requiere el mecanizado de las piezas, dado que las contracciones no son del todo isotrópicas. Las densidades obtenidas pueden ser muy próximas a la densidad teórica, para el SiC puro [3], o inferiores, para el resto de cerámicas “UHTC”, en función de las composiciones y de las condiciones de temperatura y presión [2]. Los materiales obtenidos pueden poseer excelentes propiedades mecánicas. The "HIP" procedure consists of enclosing the powder, under vacuum, in a metal container, then applying a high temperature and pressure, typically 1850 °C and 2000 bar [3]. This route requires very expensive equipment and generally requires machining of parts, since shrinkage is not entirely isotropic. The densities obtained can be very close to the theoretical density, for pure SiC [3], or lower, for the rest of “UHTC” ceramics, depending on the compositions and the temperature and pressure conditions [2]. The materials obtained can possess excellent mechanical properties.

El procedimiento “SPS” es similar al proceso “HIP”, con presiones y temperaturas muy altas, pero con calentamiento por un campo eléctrico de alta intensidad que atraviesa la pieza para densificar. Este proceso es aplicable tanto al SiC [3] como a las cerámicas “UHTC” [2]. La duración muy corta de este procedimiento, típicamente unos pocos minutos, permite evitar el crecimiento de los granos y, por lo tanto, permite obtener materiales con excelentes propiedades mecánicas [6].The "SPS" procedure is similar to the "HIP" process, with very high pressures and temperatures, but with heating by a high-intensity electric field that passes through the piece to densify. This process is applicable to both SiC [3] and “UHTC” ceramics [2]. The very short duration of this procedure, typically a few minutes, makes it possible to avoid grain growth and, therefore, allows materials with excellent mechanical properties to be obtained [6].

Los procedimientos de sinterización reactiva (“Reactive Sintering") se pueden clasificar en dos categorías, a saber, los procedimientos conocidos como “Reactive Hot Processing” (“RHP”) y los procesos conocidos como “Reactive Spark Plasma Sintering” (“RSPS”) [2]. Estos procedimientos consisten en densificar, por “HIP" o por “MSF”, piezas que contienen, antes del tratamiento, es decir, en estado bruto, elementos que reaccionarán químicamente entre sí a alta temperatura. Estos elementos son generalmente metales, tales como Zr, o metaloides, tales como Si, o incluso B4C. Así, los elementos Zr, Si y B4C darán por reacción el compuesto particulado ZrB2-SiC-ZrC.Reactive sintering procedures ( "Reactive Sintering") can be classified into two categories, namely, the procedures known as "Reactive Hot Processing" ( "RHP") and the processes known as "Reactive Spark Plasma Sintering" ( "RSPS"). ) [2]. These procedures consist of densifying, by "HIP" or by "MSF", pieces that contain, before treatment, that is, in the raw state, elements that will chemically react with each other at high temperature. These elements are generally metals, such as Zr, or metalloids, such as Si, or even B4C. Thus, the elements Zr, Si and B4C will give by reaction the particulate compound ZrB2-SiC-ZrC.

Los procedimientos reactivos que involucran un metal fundido (“reaction bonded”, “Liquid sintering” o “MI”, “Melt Infiltraron’) [6] [2] [3] [7] consisten en hacer reaccionar un metal o metaloide fundido (por ejemplo, el silicio, a una temperatura superior a 1400 °C) con C, eventualmente en presencia de otros compuestos de tipo “UHTC”. El metal o metaloide reacciona con el carbono para dar un carburo. Se producen reacciones complejas que incluyen disolución, precipitación y sinterización [3]. Esta técnica es relativamente simple, pero conduce casi sistemáticamente a la presencia de metal o metaloide libre que hace que el material sea más sensible a la oxidación, o que tenga propiedades mecánicas degradadas, en particular a alta temperatura [7].Reactive processes involving a molten metal ( "reaction bonded", "Liquid sintering" or "MI", "Melt Infiltraron') [6] [2] [3] [7] consist of reacting a molten metal or metalloid ( for example, silicon, at a temperature above 1400 °C) with C, possibly in the presence of other "UHTC" type compounds. The metal or metalloid reacts with carbon to give a carbide. Complex reactions occur including dissolution, precipitation, and sintering [3]. This technique is relatively simple, but almost systematically leads to the presence of free metal or metalloid that makes the material more sensitive to oxidation, or has degraded mechanical properties, particularly at high temperature [7].

El proceso “PDC” [8] consiste en pirolizar polímeros precursores de la cerámica que se desea obtener. Así, si se desea preparar SiC, se utilizará un policarbosilano como polímero precursor. Este procedimiento da excelentes resultados para la síntesis de fibras cerámicas. Pero es difícil con este procedimiento obtener piezas monolíticas. Además, las piezas obtenidas tienen densidades relativamente bajas y propiedades mecánicas mediocres [8] [6].The "PDC" process [8] consists of pyrolyzing precursor polymers of the desired ceramic. Thus, if it is desired to prepare SiC, a polycarbosilane will be used as the precursor polymer. This procedure gives excellent results for the synthesis of ceramic fibers. But it is difficult with this procedure to obtain monolithic parts. In addition, the pieces obtained have relatively low densities and mediocre mechanical properties [8] [6].

El procedimiento “PIP” se deriva del proceso “PDC”, descrito con anterioridad, transpuesto a la producción de materiales compuestos con refuerzos fibrosos. Es necesario realizar varios ciclos de impregnación-pirólisis de los polímeros, debido a los rendimientos de densificación relativamente bajos. Sin embargo, el rendimiento puede mejorarse mezclando polvos nanométricos del compuesto por densificar con el polímero. Sin embargo, este proceso es largo, costoso y las porosidades residuales de los materiales obtenidos son bastante altas [9].The "PIP" process is derived from the "PDC" process, described above, transposed to the production of composite materials with fibrous reinforcements. It is necessary to carry out several cycles of impregnation-pyrolysis of the polymers, due to the relatively low densification yields. However, the performance can be improved by mixing nanometric powders of the compound to be densified with the polymer. However, this process is long, expensive and the residual porosities of the materials obtained are quite high [9].

El procedimiento de deposición química en fase gaseosa “CVD” permite, en particular, obtener depósitos de SiC, por descomposición de precursores gaseosos como el metiltriclorosilano (MTS, C ^S iC ^), diluidos en hidrógeno, entre 900 °C y 1400 °C, a baja presión. El material obtenido es homogéneo y tiene buenas propiedades mecánicas. Las aplicaciones generalmente se limitan a recubrimientos o piezas delgadas [10].The gas-phase chemical deposition process “CVD” allows, in particular, to obtain SiC deposits, by decomposition of gaseous precursors such as methyltrichlorosilane (MTS, C ^S iC ^), diluted in hydrogen, between 900 °C and 1400 °C C, at low pressure. The material obtained is homogeneous and has good mechanical properties. Applications are generally limited to coatings or thin parts [10].

El procedimiento de “CVI” [9] es un procedimiento cercano al procedimiento de “CVD”, donde los depósitos se realizan en el interior de un sustrato, generalmente fibroso, y no sobre el sustrato, como es el caso del procedimiento de “CVD” para la obtención de materiales compuestos cerámicos.The "CVI" procedure [9] is a procedure close to the "CVD" procedure, where the deposits are made inside a substrate, generally fibrous, and not on the substrate, as is the case of the "CVD" procedure. for obtaining ceramic composite materials.

La principal ventaja del procedimiento de CVI es la temperatura relativamente baja, compatible con las fibras cerámicas con las que se utiliza. Otras ventajas de este procedimiento son la ausencia de silicio libre y la posibilidad de producir piezas complejas. El principal inconveniente de este procedimiento es la lenta velocidad de densificación. La velocidad de densificación se puede aumentar operando con un gradiente de presión, lo que permite obtener la densificación de piezas de 5 mm en 5 días. Sin embargo, esta duración es aun relativamente larga [9]. Otra forma de reducir los tiempos de densificación es acoplar el procedimiento de “CVI” con el procedimiento “PIP”, antes o después del procedimiento de “CVI” [9]. La adición de polvos durante el procedimiento “PIP" también ha sido estudiada y permite reducir las fisuras inherentes al procedimiento “PIP". The main advantage of the CVI procedure is the relatively low temperature, compatible with the ceramic fibers with which it is used. Other advantages of this procedure are the absence of free silicon and the possibility of producing complex parts. The main drawback of this procedure is the slow rate of densification. The speed of densification can be increased by operating with a pressure gradient, which makes it possible to obtain densification of 5 mm pieces in 5 days. However, this duration is still relatively long [9]. Another way to reduce densification times is to couple the “CVI” procedure with the “PIP” procedure, before or after the “CVI” procedure [9]. The addition of powders during the "PIP" procedure has also been studied and allows to reduce the cracks inherent to the "PIP" procedure.

Incluso con varios ciclos “PIP" que pueden ser significativos, oscilando por ejemplo de 7 a 14, la densidad final sigue siendo moderada (2,3 a 2,6) [11].Even with several "PIP" cycles that can be significant, ranging for example from 7 to 14, the final density is still moderate (2.3 to 2.6) [11].

Para remediar el problema de la lenta densificación y la homogeneidad del material, se ha propuesto un procedimiento de “CVI” modificado, “reactivo” [7]. En este procedimiento modificado, se impregna en la preforma, por “PIP”, partículas que comprenden una fase de carbono o carburo, que luego reacciona con la fase gaseosa. El espesor de reacción es homogéneo, pero sin embargo muy bajo, del orden de los cien nm, para partículas de 600 nm, después de 20 horas de reacción, a 950 °C, para una pieza de tan solo 0,6 mm de espesor. En el documento [7], también se indica que el procedimiento de “CVI" convencional, en polvos C, incluso con bajas cinéticas (por ejemplo, 300 nm/h) que, sin embargo, son más altas que en el procedimiento de “CVI" reactivo), conduce a obstrucciones externas y gradientes en el espesor del depósito.To remedy the problem of slow densification and homogeneity of the material, a modified, "reactive""CVI" procedure has been proposed [7]. In this modified procedure , particles comprising a carbon or carbide phase are impregnated into the preform, by "PIP", which then reacts with the gas phase. The reaction thickness is homogeneous, but nevertheless very low, of the order of one hundred nm, for 600 nm particles, after 20 hours of reaction, at 950 °C, for a piece of only 0.6 mm thickness. . In document [7], it is also indicated that the conventional "CVI" procedure, in powders C, even with low kinetics (for example, 300 nm/h) which, however, are higher than in the "CVI " procedure. CVI" reactive), leads to external plugging and gradients in the thickness of the deposit.

Además, el documento JP-A-2003-238249 [12] describe, de acuerdo con la reivindicación 1, y el “Resumen”, un material vitrocerámico que comprende del 10% al 70% en masa de partículas cerámicas en una cerámica cristalizada, con un diámetro medio de 3 micrómetros o más.In addition, document JP-A-2003-238249 [12] describes, according to claim 1, and the "Abstract", a glass-ceramic material comprising 10% to 70% by mass of ceramic particles in a crystallized ceramic, with a mean diameter of 3 micrometers or more.

Estas partículas cerámicas cristalizadas se encuentran dispersas en una matriz que incluye una fase amorfa y una fase cristalina. These crystallized ceramic particles are dispersed in a matrix that includes an amorphous phase and a crystalline phase.

Las partículas cristalizadas dispersas pueden ser de SiC pero la matriz es exclusivamente una mezcla de óxidos que da una fase amorfa, y una fase cristalizada (por precipitación en la fase amorfa).The dispersed crystallized particles can be SiC but the matrix is exclusively a mixture of oxides that gives an amorphous phase, and a crystallized phase (by precipitation in the amorphous phase).

Parecería que la fase amorfa forma una capa que cubre al menos parcialmente la superficie externa de las partículas. It would appear that the amorphous phase forms a layer that at least partially covers the outer surface of the particles.

Esta capa de fase amorfa no es porosa.This amorphous phase layer is not porous.

Además, la reivindicación 2 de este documento indica que el espesor de la fase amorfa es menor o igual a 500 nm que es mucho menor que el espesor de 1.000 a 10.000 nm (1 a 10 micrones) que es el espesor preferido de la capa porosa de al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa del material según la invención.In addition, claim 2 of this document indicates that the thickness of the amorphous phase is less than or equal to 500 nm, which is much less than the thickness of 1,000 to 10,000 nm (1 to 10 microns), which is the preferred thickness of the porous layer. of at least one second ultra-refractory ceramic in amorphous form of the material according to the invention.

El documento US-A1-2003/162647 [13] describe, de acuerdo con la reivindicación 1, un material compuesto por una cerámica compuesta de fibras que comprende:Document US-A1-2003/162647 [13] describes, according to claim 1, a material composed of a ceramic composed of fibers comprising:

- un tejido o masa (“aglomeración") denso con fibras orientadas tridimensionalmente con conductividad térmica elevada.- a dense fabric or mass ( "agglomeration") with three-dimensionally oriented fibers with high thermal conductivity.

- una matriz cristalina de SiC-p que se crea mediante un procedimiento CVI esencialmente en fibras.- a crystalline matrix of SiC-p which is created by a CVI process essentially in fibers.

- un componente de matriz de SiC-p, que se crea en los poros de la estructura de tejido o aglomeración mediante un procedimiento de infiltración y de pirólisis de un polímero, a partir de una suspensión de un polvo de carburo de silicio en un polímero, y- a SiC-p matrix component, which is created in the pores of the fabric or agglomeration structure by a process of infiltration and pyrolysis of a polymer, from a suspension of a silicon carbide powder in a polymer , Y

- otro componente de la matriz de SiC-p que se crea mediante un procedimiento CVI en las grietas y poros del material, debido al procedimiento de pirólisis anterior.- another component of the SiC-p matrix that is created by a CVI procedure in the cracks and pores of the material, due to the previous pyrolysis procedure.

Los materiales y el procedimiento de implementación a los que se refiere este documento se basan en el uso de estructuras fibrosas densas y, por lo tanto, son muy diferentes de los materiales compuestos en partículas que son objeto de la presente invención. El procedimiento de implementación tampoco incluye un paso de generación de porosidad mediante el uso de porógenos para facilitar el acceso de gas para la densificación de CVI.The materials and the implementation method referred to in this document are based on the use of dense fibrous structures and, therefore, are very different from the particulate composite materials that are the subject of the present invention. The implementation procedure also does not include a porosity generation step by using porogens to facilitate gas access for CVI densification.

De lo anterior, se desprende que los materiales cerámicos compuestos en partículas conocidos obtenidos mediante los procedimientos conocidos no son satisfactorios, tienen numerosos inconvenientes y, en particular, propiedades térmicas y mecánicas insuficientes.From the foregoing, it follows that the known particulate composite ceramic materials obtained by the known processes are unsatisfactory, have numerous drawbacks and, in particular, insufficient thermal and mechanical properties.

Del mismo modo, los procedimientos conocidos para la preparación de materiales cerámicos no son satisfactorios, tienen numerosos inconvenientes, en particular por el uso de altas temperaturas y presiones, o conducen, cuando las temperaturas de síntesis son más bajas y sin presión, a materiales que no son satisfactorios en sí mismos, en particular para uso a alta temperatura, debido a la presencia de adiciones de sinterización.In the same way, the known procedures for the preparation of ceramic materials are not satisfactory, they have numerous drawbacks, in particular due to the use of high temperatures and pressures, or they lead, when the synthesis temperatures are lower and without pressure, to materials that they are not satisfactory in themselves, in particular for high temperature use, due to the presence of sintering additions.

Divulgación de la invenciónDisclosure of the invention

Este objeto, y otros más, se logran, de acuerdo con la invención, mediante un material cerámico compuesto en partículas, que comprende, preferiblemente que consiste en:This object, and others, are achieved, according to the invention, by a particulate composite ceramic material, comprising, preferably consisting of:

- partículas de al menos una primera cerámica ultrarrefractaria “UHTC” en forma cristalizada, estando recubierta al menos en parte la superficie exterior de estas partículas por una capa porosa de al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa, en donde dicha primera cerámica ultrarrefractaria “UHTC” en forma cristalizada representa del 25% al 90% en masa con respecto a la masa del material y dicha segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa representa del 2 al 15% en masa con respecto a la masa total del material; y en donde las partículas definen un espacio entre ellas;- particles of at least one first ultra-refractory ceramic "UHTC" in crystallized form, the outer surface of these particles being covered at least in part by a porous layer of at least one second ultra-refractory ceramic in amorphous form, wherein said first ultra-refractory ceramic " UHTC” in crystallized form represents 25% to 90% by mass with respect to the mass of the material and said second ultra-refractory ceramic in amorphous form represents 2 to 15% by mass with respect to the total mass of the material; and wherein the particles define a space between them;

- opcionalmente, aglomeraciones porosas de dicha al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa, distribuidos en dicho espacio;- optionally, porous agglomerations of said at least one second ultra-refractory ceramic in amorphous form, distributed in said space;

- una matriz densa de al menos una tercera cerámica ultrarrefractaria en forma cristalizada llenando al menos parcialmente dicho espacio;- a dense matrix of at least one third ultra-refractory ceramic in crystallized form at least partially filling said space;

- opcionalmente, un recubrimiento denso de al menos dicha tercera cerámica ultrarrefractaria en forma cristalizada, que recubre la superficie exterior de dicha matriz, representando dicha matriz y dicho recubrimiento del 5% al 90% en masa con respecto a la masa total del material.- optionally, a dense coating of at least said third ultra-refractory ceramic in crystallized form, covering the outer surface of said matrix, said matrix and said coating representing 5% to 90% by mass with respect to the total mass of the material.

El término cerámica, en el sentido de la invención, también abarca el carbono.The term ceramic, in the sense of the invention, also encompasses carbon.

La porosidad de la capa porosa de al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa es del 15% al 30%, preferiblemente del 15% al 25%, más preferiblemente del 15% al 20%. Esta porosidad generalmente está determinada por la picnometría de Hg o He, y las isotermas de adsorción de N2 o CO2. The porosity of the porous layer of at least one second ultra-refractory ceramic in amorphous form is 15% to 30%, preferably 15% to 25%, more preferably 15% to 20%. This porosity is generally determined by pycnometry of Hg or He, and adsorption isotherms of N2 or CO2.

Por ejemplo, en el caso de que la segunda cerámica ultrarrefractaria sea SiC derivado de un polímero de policarbosilano, la porosidad de la capa porosa de al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa puede ser del 25%.For example, in the case that the second ultrarefractory ceramic is SiC derived from a polycarbosilane polymer, the porosity of the porous layer of at least one second ultrarefractory ceramic in amorphous form may be 25%.

En el caso de que la segunda cerámica ultrarrefractaria sea SiC derivada de un polímero de policarbosilano, la densidad de la capa porosa de al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa puede ser de alrededor de 2,4.In the case that the second ultrarefractory ceramic is SiC derived from a polycarbosilane polymer, the density of the porous layer of at least one second ultrarefractory ceramic in amorphous form may be around 2.4.

El tamaño de los poros de la capa porosa de al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa puede oscilar, por ejemplo, entre un nanómetro y 10 pm. El tamaño de poro generalmente se determina por picnometría de Hg o He, y las isotermas de adsorción de N2 o CO2.The pore size of the porous layer of at least one second ultra-refractory ceramic in amorphous form can range, for example, from one nanometer to 10 pm. The pore size is usually determined by pycnometry of Hg or He, and the adsorption isotherms of N2 or CO2.

Ventajosamente, la capa porosa constituida por al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa puede tener un espesor de 1 a 10 micrones.Advantageously, the porous layer made up of at least one second ultra-refractory ceramic in amorphous form can have a thickness of 1 to 10 microns.

El espesor de la capa porosa de al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa también diferencia el material según la invención del material del documento [12], ya que la reivindicación 2 de este documento indica que el espesor de la fase amorfa es inferior o igual a 500 nm, que es mucho menor que el espesor de 1.000 a 10.000 nm (1 a 10 micrones), que es el espesor preferido de la capa porosa hecha de al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en la forma amorfa del material según la invención.The thickness of the porous layer of at least one second ultra-refractory ceramic in amorphous form also differentiates the material according to the invention from the material of document [12], since claim 2 of this document indicates that the thickness of the amorphous phase is less than or equal to 500 nm, which is much less than the thickness of 1,000 to 10,000 nm (1 to 10 microns), which is the preferred thickness of the porous layer made of at least one second ultra-refractory ceramic in the amorphous form of the material according to the invention .

La porosidad y el tamaño de los poros de las aglomeraciones porosas de dicha al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa son generalmente similares a la porosidad y el tamaño de los poros de la capa porosa en al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa.The porosity and pore size of the porous agglomerations of said at least one second ultrarefractory ceramic in amorphous form are generally similar to the porosity and pore size of the porous layer in at least one second ultrarefractory ceramic in amorphous form.

El tamaño de las aglomeraciones de dicha al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa es generalmente de 1 a 30 micrones.The size of the agglomerations of said at least one second ultra-refractory ceramic in amorphous form is generally from 1 to 30 microns.

Por matriz densa (recubrimiento denso), sin porosidad, se entiende que la densidad de esta matriz (recubrimiento) es igual o cercana a la densidad teórica, por ejemplo, no se desvía de la densidad teórica en más del 5%.By dense matrix (dense coating), without porosity, it is meant that the density of this matrix (coating) is equal to or close to the theoretical density, eg, it does not deviate from the theoretical density by more than 5%.

La porosidad global del material cerámico compuesto en partículas según la invención, es decir, la porosidad del material cerámico compuesto en partículas según la invención en su conjunto puede ser superior o igual al 5%, preferiblemente del 5% al 50%, más preferiblemente del 5% al 30%, mejor aún del 10% al 20%. Esta porosidad global generalmente se determina mediante la picnometría de Hg o He y las isotermas de adsorción de N2 o CO2.The overall porosity of the particulate composite ceramic material according to the invention, that is, the porosity of the particulate composite ceramic material according to the invention as a whole, may be greater than or equal to 5%, preferably from 5% to 50%, more preferably of 5% to 30%, better yet 10% to 20%. This global porosity is generally determined by Hg or He pycnometry and N2 or CO2 adsorption isotherms.

La porosidad global del material cerámico según la invención también diferencia el material compuesto cerámico según la invención del material del documento [12] que tiene, de acuerdo con la reivindicación 3 de este documento, una porosidad abierta del 1% o menos.The overall porosity of the ceramic material according to the invention also differentiates the ceramic composite material according to the invention from the material of document [12] which has, according to claim 3 of this document, an open porosity of 1% or less.

El tamaño de los poros del material cerámico compuesto en partículas según la invención puede oscilar, por ejemplo, entre un nanómetro y cien pm.The pore size of the particulate ceramic composite material according to the invention can range, for example, between one nanometer and one hundred pm.

El tamaño de poro del material cerámico compuesto en partículas de acuerdo con la invención se determina generalmente por picnometría de Hg o He, y por isotermas de adsorción de N2 o CO2.The pore size of the particulate ceramic composite material according to the invention is generally determined by Hg or He pycnometry, and by N2 or CO2 adsorption isotherms.

El material cerámico compuesto en partículas según la invención puede tener uno o varios intervalos de porosidad. Ventajosamente, dichas cerámicas primera, segunda y tercera se pueden seleccionar de cerámicas de boruro, cerámicas de carburo, cerámicas de nitruro, cerámicas de siliciuro, carbono y mezclas de ellos.The particulate composite ceramic material according to the invention may have one or more ranges of porosity. Advantageously, said first, second and third ceramics can be selected from boride ceramics, carbide ceramics, nitride ceramics, silicide ceramics, carbon and mixtures thereof.

Preferiblemente, dichas cerámicas primera, segunda y tercera pueden seleccionarse de SiC, MoSÍ2, TiC, TaC, ZrC, ZrB2, HfC, HfB2, BN, AIN, TiN, C y mezclas de ellos.Preferably, said first, second and third ceramics can be selected from SiC, MoSI2, TiC, TaC, ZrC, ZrB2, HfC, HfB2, BN, AIN, TiN, C and mixtures thereof.

Con respecto al procedimiento de preparación que se describe a continuación, la primera y la segunda cerámica se seleccionan generalmente de cerámicas que resisten un ataque químico tal como el ataque de un ácido.With regard to the preparation method described below, the first and second ceramics are generally selected from ceramics that resist chemical attack such as attack by an acid.

Ventajosamente, dichas cerámicas primera, segunda y tercera pueden ser idénticas.Advantageously, said first, second and third ceramics may be identical.

Preferiblemente, dichas cerámicas primera, segunda y tercera pueden ser todas SiC.Preferably said first, second and third ceramics may all be SiC.

En este caso, ventajosamente, la primera cerámica ultrarrefractaria puede ser SiC en forma cristalizada a, la segunda cerámica puede ser SiC amorfa porosa y la tercera cerámica puede ser SiC en forma cristalizada p.In this case, advantageously, the first ultrarefractory ceramic can be SiC in a-crystallized form, the second ceramic can be porous amorphous SiC and the third ceramic can be SiC in p-crystallized form.

Ventajosamente, la matriz se prepara mediante un procedimiento de infiltración química en fase gaseosa

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Advantageously, the matrix is prepared by a gas phase chemical infiltration process.
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Ventajosamente, las partículas de al menos una primera cerámica ultrarrefractaria “UHTC” en forma cristalizada pueden tener un tamaño medio, definido por su mayor dimensión como, por ejemplo, un diámetro medio, de 1 a 30 micrones. Advantageously, the particles of at least one first "UHTC" ultra-refractory ceramic in crystallized form can have an average size, defined by their largest dimension, such as, for example, an average diameter, from 1 to 30 microns.

Ventajosamente, la capa porosa constituida por al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa puede tener un espesor de 1 a 10 micrones.Advantageously, the porous layer made up of at least one second ultra-refractory ceramic in amorphous form can have a thickness of 1 to 10 microns.

Ventajosamente, la matriz, por ejemplo de SiC, puede tener un espesor de 0,5 a 10 micrones.Advantageously, the matrix, for example SiC, can have a thickness of 0.5 to 10 microns.

Ventajosamente, el recubrimiento de al menos dicha tercera cerámica ultrarrefractaria en forma cristalizada, que recubre la superficie externa de dicha matriz, puede tener un espesor de 10 a 100 micrones.Advantageously, the coating of at least said third ultra-refractory ceramic in crystallized form, which covers the external surface of said matrix, can have a thickness of 10 to 100 microns.

Puede considerarse que el material según la invención comprende, preferiblemente consiste en partículas de SiC y/u otras cerámicas ultrarrefractarias ("UHTC”), provista de una capa porosa, insertada en una matriz de SiC y/u otras cerámicas ultrarrefractarias (“UHTC”), obteniéndose esta matriz preferiblemente por infiltración química en fase gaseosa (“CVI”). The material according to the invention may be considered to comprise, preferably consist of SiC and/or other ultra-refractory ceramics ("UHTC") particles, provided with a porous layer, embedded in a matrix of SiC and/or other ultra-refractory ceramics ( "UHTC" ), obtaining this matrix preferably by chemical infiltration in the gas phase ( "CVI").

El material según la invención tiene así una microestructura específica con partículas, una capa sobre cada una de estas partículas, una matriz en la que se distribuyen estas partículas y, finalmente, un revestimiento sobre dicha matriz. The material according to the invention thus has a specific microstructure with particles, a layer on each of these particles, a matrix in which these particles are distributed and, finally, a coating on said matrix.

Además, las partículas son específicamente partículas de cerámica cristalizada, la capa sobre estas partículas es específicamente una capa porosa de una cerámica amorfa y, finalmente, la matriz y el revestimiento también son específicamente de una cerámica cristalizada.Furthermore, the particles are specifically crystallized ceramic particles, the layer on these particles is specifically a porous layer of an amorphous ceramic and, finally, the matrix and the coating are also specifically of a crystallized ceramic.

Tal estructura o microestructura nunca ha sido descrita o sugerida en la técnica anterior, tal como se representa en particular por los documentos citados con anterioridad.Such a structure or microstructure has never been described or suggested in the prior art, as represented in particular by the documents cited above.

El material según la invención se diferencia de los materiales cerámicos compuestos en partículas convencionales, ya que las partículas, los granos cerámicos no se unen por un fenómeno de difusión que se produce durante un procedimiento de sinterización simple, a presión o por reacción, como es el caso del SiC [3] u otras cerámicas ultrarrefractarias (“UHTC”) [2].The material according to the invention differs from conventional particulate composite ceramic materials in that the particles, the ceramic grains, are not joined by a diffusion phenomenon that occurs during a simple sintering process, under pressure or by reaction, such as the case of SiC [3] or other ultra-refractory ceramics ( “UHTC”) [2].

Por el contrario, en el material según la invención, las partículas, cada una provista de una capa porosa, se distribuyen insertadas en una matriz obtenida preferiblemente por infiltración química en fase gaseosa "CVI”. Por lo tanto, se puede considerar que las partículas están unidas a través de esta matriz.On the contrary, in the material according to the invention, the particles, each provided with a porous layer, are distributed inserted in a matrix preferably obtained by chemical infiltration in gaseous phase "CVI". Therefore, it can be considered that the particles are linked through this matrix.

El material según la invención tampoco es un material de tipo "CVD”, ya que, en estos materiales obtenidos por “CVD”, solo hay un componente continuo que se deposita sobre un sustrato, que en general se elimina después de la deposición [6].The material according to the invention is also not a "CVD" type material, since, in these materials obtained by "CVD", there is only one continuous component that is deposited on a substrate, which is generally removed after deposition [6 ].

El material según la invención también es diferente de los materiales descritos con anterioridad, obtenidos por "CVI” o por "CVI” reactivo, porque el material según la invención comprende, preferiblemente, consiste en partículas de al menos una primera cerámica ultrarrefractaria "UHTC”, como el SiC, en forma cristalizada, estando la superficie exterior de cada una de estas partículas recubierta al menos en parte por una capa porosa de al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria, como el SiC, en forma amorfa (generalmente derivada de un polímero precursor); una matriz de al menos una tercera cerámica ultrarrefractaria, tal como el SiC, en forma cristalizada (generalmente preparada por "CVI”), en la que se distribuyen dichas partículas; y un revestimiento de al menos dicha tercera cerámica ultrarrefractaria en forma cristalina, tal como el SiC, que cubre la superficie exterior de dicha matriz.The material according to the invention is also different from the materials described above, obtained by "CVI" or by reactive "CVI" , because the material according to the invention preferably comprises, consists of particles of at least one first ultra-refractory ceramic "UHTC" , such as SiC, in crystallized form, the outer surface of each of these particles being covered at least in part by a porous layer of at least one second ultra-refractory ceramic, such as SiC, in amorphous form (generally derived from a precursor polymer ); a matrix of at least one third ultra-refractory ceramic, such as SiC, in crystallized form (generally prepared by "CVI"), in which said particles are distributed; and a coating of at least said third ultra-refractory ceramic in crystalline form, such as SiC, covering the outer surface of said matrix.

Las fases amorfas y porosas de la capa que recubre las partículas, así como la matriz densa, constituyen barreras de desviación de fisuras y confieren una buena tenacidad al material según la invención.The amorphous and porous phases of the layer that covers the particles, as well as the dense matrix, constitute crack deflection barriers and confer good toughness to the material according to the invention.

Cabe señalar que, en el material según la invención, la matriz densa de al menos una tercera cerámica ultrarrefractaria en forma cristalizada llena al menos parcialmente el espacio definido entre las partículas. En otras palabras, la matriz es densa y sin porosidad, pero generalmente no hay matriz en ningún lugar de dicho espacio, dicho espacio en general no está completamente lleno por dicha matriz y quedan espacios vacíos en dicho espacio. Esto se debe a que dicho espacio es poco accesible, por difusión, a las especies químicas que permiten el depósito.It should be noted that, in the material according to the invention, the dense matrix of at least one third ultra-refractory ceramic in crystallized form at least partially fills the space defined between the particles. In other words, the matrix is dense and porosity-free, but there is generally no matrix anywhere in said space, said space is generally not completely filled by said matrix, and empty spaces remain in said space. This is due to the fact that said space is not very accessible, by diffusion, to the chemical species that allow the deposit.

Puede decirse que, en el material según la invención, además de las fases amorfas de la segunda cerámica y las partículas, granos de la primera cerámica ultrarrefractaria "UHTC” en forma cristalizada, existe una matriz densa de al menos una tercera cerámica ultrarrefractaria en forma de depósito denso (obtenido en particular por CVD y/o CVI), por ejemplo, de densidad teórica.It can be said that, in the material according to the invention, in addition to the amorphous phases of the second ceramic and the particles, grains of the first ultrarefractory ceramic "UHTC" in crystallized form, there is a dense matrix of at least one third ultrarefractory ceramic in the form of dense deposit (obtained in particular by CVD and/or CVI), for example, of theoretical density.

Esta matriz densa puede formar una continuidad a través del material, puede formar una fase continua en todo el material.This dense matrix can form a continuity through the material, it can form a continuous phase throughout the material.

Esta matriz densa de al menos una tercera cerámica ultrarrefractaria no corresponde a un material resultante de polvos o a granos resultantes de una cristalización obtenida por precipitación.This dense matrix of at least one third ultra-refractory ceramic does not correspond to a material resulting from powders or to grains resulting from crystallization obtained by precipitation.

Las proporciones de los diversos constituyentes del material según la invención pueden ajustarse según los parámetros de producción, dentro de los intervalos definidos con anterioridad. The proportions of the various constituents of the material according to the invention can be adjusted according to the production parameters, within the ranges defined above.

El material según la invención tiene una microestructura muy estable hasta una temperatura alta, o incluso muy alta, es decir, hasta una temperatura superior o igual a 2000 °C.The material according to the invention has a very stable microstructure up to a high temperature, or even very high, that is, up to a temperature greater than or equal to 2000 °C.

Por ejemplo, en el caso de que la primera, segunda y tercera cerámica sean SiC, el material según la invención tiene una microestructura muy estable hasta una temperatura alta o incluso muy alta, a saber, hasta una temperatura superior o igual a 1500 °C o 1600 °C.For example, in the event that the first, second and third ceramics are SiC, the material according to the invention has a very stable microstructure up to a high or even very high temperature, namely up to a temperature greater than or equal to 1500 °C. or 1600°C.

Esto se debe a que no hay crecimiento de las partículas de la primera cerámica, tal como el SiC, porque no hay adición, durante el procedimiento de preparación, de compuestos que favorezcan la sinterización llamados “adiciones de sinterización”.This is because there is no growth of the particles of the first ceramic, such as SiC, because there is no addition, during the preparation process, of sintering promoting compounds called "sintering additions".

Esto también se debe al hecho de que hay poco o ningún contacto entre las partículas, porque estas partículas están separadas entre sí por la capa porosa en al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria, tal como el SiC, en forma amorfa (generalmente derivada de un polímero precursor) y por la matriz en al menos una tercera cerámica ultrarrefractaria, tal como el SiC, en forma cristalizada (generalmente preparada por “CVI”). This is also due to the fact that there is little or no contact between the particles, because these particles are separated from each other by the porous layer on at least one second ultrarefractory ceramic, such as SiC, in amorphous form (usually derived from a polymer). precursor) and by the matrix in at least one third ultrarefractory ceramic, such as SiC, in crystallized form (generally prepared by "CVI").

La porosidad global del material según la invención, que está ligada, como se verá a continuación, al procedimiento de producción (a saber, las técnicas implementadas en las distintas etapas del procedimiento tales como CVI, pero también las otras técnicas) es ajustable, dentro de un intervalo bastante amplio, por ejemplo, dentro de un intervalo del 5% al 50%, preferiblemente del 5% al 30%, más preferiblemente del 10% al 20%. Esta porosidad generalmente está determinada por la picnometría de Hg o He, y las isotermas de adsorción de N2 o CO2.The overall porosity of the material according to the invention, which is linked, as will be seen below, to the production process (namely the techniques implemented in the various stages of the process such as CVI, but also the other techniques) is adjustable, within over a fairly wide range, for example, within a range of 5% to 50%, preferably 5% to 30%, more preferably 10% to 20%. This porosity is generally determined by pycnometry of Hg or He, and adsorption isotherms of N2 or CO2.

Esto puede ser de interés para aplicaciones tales como filtros o la catálisis.This may be of interest for applications such as filters or catalysis.

En tales aplicaciones, el espesor total del material según la invención es generalmente de 100 micrones a 5 mm. In such applications, the total thickness of the material according to the invention is generally from 100 microns to 5 mm.

Si el material está en forma de estructuras alveolares, por ejemplo, para aplicaciones de intercambiadores de calor, los materiales, tales como paredes o ligamentos, también tienen espesores de 100 micrones a 5 mm, pero el espesor total de los materiales según la invención puede aumentar a varias decenas de centímetros. Por ejemplo, 10, 20, 50 o 100 cm.If the material is in the form of honeycomb structures, for example for heat exchanger applications, the materials, such as walls or ligaments, also have thicknesses from 100 microns to 5 mm, but the total thickness of the materials according to the invention may increase to several tens of centimeters. For example, 10, 20, 50 or 100 cm.

Sin embargo, si se buscan propiedades mecánicas elevadas, el material según la invención debe contener la mayor cantidad de matriz posible, lo que conduce a una porosidad global del material generalmente inferior o igual al 20%, es decir, generalmente del 10% al 20%.However, if high mechanical properties are sought, the material according to the invention must contain as much matrix as possible, which leads to an overall porosity of the material generally less than or equal to 20%, that is, generally from 10% to 20%. %.

El coste de fabricación del material según la invención es moderado, ya que, como se verá a continuación, generalmente se obtiene mediante un procedimiento a baja presión y temperatura moderada.The manufacturing cost of the material according to the invention is moderate, since, as will be seen below, it is generally obtained by means of a low pressure and moderate temperature process.

El material según la invención presenta un buen comportamiento a alta temperatura, sin evolución perjudicial de su microestructura. Este buen comportamiento a alta temperatura del material según la invención se debe en particular a su composición, a la ausencia de adiciones de sinterización, a la ausencia de crecimiento de los granos, partículas y a las características de la matriz.The material according to the invention exhibits good behavior at high temperature, without detrimental evolution of its microstructure. This good behavior at high temperature of the material according to the invention is due in particular to its composition, to the absence of sintering additions, to the absence of growth of grains, particles and to the characteristics of the matrix.

En otras palabras, el material según la invención tiene buenas características mecánicas y térmicas, así como características de porosidad ajustables.In other words, the material according to the invention has good mechanical and thermal characteristics, as well as adjustable porosity characteristics.

Por ejemplo, la porosidad global del material según la invención puede estar dentro de los intervalos ya especificados con anterioridad.For example, the overall porosity of the material according to the invention can be within the ranges already specified above.

La invención se refiere, además, a una pieza que comprende, preferiblemente que consiste en el material cerámico compuesto en partículas según la invención como se ha descrito con anterioridad.The invention further relates to a part comprising, preferably consisting of, the particulate composite ceramic material according to the invention as described above.

Las piezas pueden ser piezas para aplicaciones como filtros o catálisis.The parts can be parts for applications such as filters or catalysis.

En tales aplicaciones, el espesor total de la pieza según la invención es generalmente de 100 micrones a 5 mm. In such applications, the total thickness of the part according to the invention is generally from 100 microns to 5 mm.

Si las piezas tienen forma de estructuras alveolares, por ejemplo, para aplicaciones de intercambiadores de calor, las piezas, como paredes o ligamentos, también tienen espesores de 100 micrones a 5 mm, pero el espesor total de las piezas según la invención puede ir hasta varias decenas de centímetros. Por ejemplo, 10, 20, 50 o 100 cm.If the parts are in the form of honeycomb structures, for example for heat exchanger applications, the parts, such as walls or ligaments, also have thicknesses from 100 microns to 5 mm, but the total thickness of the parts according to the invention can go up to several tens of centimeters. For example, 10, 20, 50 or 100 cm.

La invención también se refiere al procedimiento de fabricación de una pieza hecha de un material cerámico compuesto en partículas de acuerdo con la invención como se describió con anterioridad.The invention also relates to the method of manufacturing a part made of a particulate ceramic composite material according to the invention as described above.

Este procedimiento comprende las siguientes etapas sucesivas:This procedure comprises the following successive stages:

a) se prepara una pieza, llamada pieza cruda o verde (“green”), que comprende una mezcla de un polvo de partículas de la primera cerámica y de un polvo de partículas de un material porógeno refractario susceptible de ser eliminado por un ataque químico, un polímero precursor de la segunda cerámica, y un disolvente de dicho polímero;a) a piece is prepared, called a raw or green piece ( "green"), which comprises a mixture of a powder of particles of the first ceramic and a powder of particles of a porogenic refractory material that can be eliminated by chemical attack , a precursor polymer of the second ceramic, and a solvent for said polymer;

b) se evapora el disolvente y se reticula el polímero precursor de la segunda cerámica; b) the solvent is evaporated and the precursor polymer of the second ceramic is crosslinked;

c) se lleva a cabo un tratamiento térmico para transformar el polímero en la segunda cerámica, que se presenta en forma de capa porosa que recubre al menos parcialmente la superficie exterior de las partículas de la primera cerámica, y opcionalmente aglomeraciones porosas;c) a heat treatment is carried out to transform the polymer into the second ceramic, which is in the form of a porous layer that at least partially covers the outer surface of the particles of the first ceramic, and optionally porous agglomerations;

d) el material porógeno refractario se elimina por ataque químico, con lo que se obtiene una pieza que comprende las partículas de la primera cerámica, la segunda cerámica porosa que se presenta en forma de capa porosa que recubre al menos parcialmente la superficie exterior de estas partículas y posiblemente de aglomeraciones porosas, y una porosidad interna entre dichas partículas;d) the porous refractory material is removed by chemical attack, with which a piece is obtained that comprises the particles of the first ceramic, the second porous ceramic that is presented in the form of a porous layer that covers at least partially the outer surface of these particles and possibly of porous agglomerations, and an internal porosity between said particles;

e tratamiento de la pieza obtenida al final de la etapa d) mediante una técnica de infiltración química en fase gaseosa para depositar la tercera cerámica en la porosidad interna de la pieza;and treatment of the piece obtained at the end of step d) by means of a gas phase chemical infiltration technique to deposit the third ceramic in the internal porosity of the piece;

f) opcionalmente, deposición de la tercera cerámica sobre la superficie exterior de la pieza obtenida al final de la etapa e) mediante una técnica de deposición química en fase gaseosa (“CVD”).f) optionally, deposition of the third ceramic on the outer surface of the piece obtained at the end of step e) by means of a gas phase chemical deposition technique ("CVD").

El procedimiento según la invención comprende una secuencia específica de etapas específicas que nunca se ha descrito o sugerido en la técnica anterior.The method according to the invention comprises a specific sequence of specific steps which has never been described or suggested in the prior art.

El procedimiento según la invención no presenta los inconvenientes, defectos, limitaciones y desventajas de los procedimientos de la técnica anterior, tales como los procedimientos descritos con anterioridad, y proporciona una solución a los problemas de estos procedimientos.The process according to the invention does not have the drawbacks, defects, limitations and disadvantages of the prior art processes, such as the processes described above, and provides a solution to the problems of these processes.

El procedimiento según la invención consiste principalmente en producir, durante sus primeras etapas a) a d), un material poroso con las partículas básicas de la primera cerámica. Esta porosidad permite entonces realizar una infiltración de la matriz por un procedimiento de "C v/” y un depósito de la tercera cerámica, en condiciones de alta cinética.The process according to the invention mainly consists in producing, during its first steps a) to d), a porous material with the basic particles of the first ceramic. This porosity then allows infiltration of the matrix by a "C v/" procedure and a deposit of the third ceramic, under high kinetic conditions.

En otras palabras, el procedimiento de acuerdo con la invención se basa principalmente en la creación de una porosidad, dentro de una estructura granular cerámica, que luego permite una densificación cerámica adicional por vía gaseosa.In other words, the process according to the invention is mainly based on the creation of a porosity, within a ceramic granular structure, which then allows further ceramic densification by gas.

El procedimiento según la invención difiere fundamentalmente de los procedimientos del estado de la técnica, tales como los procedimientos descritos con anterioridad.The process according to the invention differs fundamentally from prior art processes, such as the processes described above.

De hecho, los procedimientos de sinterización sin presión “Pressureless sintenng” “H/P”, “SPS” o sinterización reactiva “Reactive sintering”, presentados con anterioridad, se basan en un principio de densificación, a saber, por sinterización, completamente diferente del implementado en el procedimiento según la invención. Estos procedimientos, basados en la sinterización, dan lugar, por lo tanto, a materiales con microestructuras totalmente diferentes del material reivindicado.In fact, the processes of sintering without pressure "Pressureless sintering""H/P","SPS" or reactive sintering "Reactive sintering", presented above, are based on a completely different densification principle, namely by sintering. of the one implemented in the method according to the invention. These processes, based on sintering, therefore give rise to materials with totally different microstructures from the claimed material.

Lo mismo ocurre con los procedimientos que utilizan un metal fundido reactivo que dejan metal libre en la estructura obtenida.The same happens with the procedures that use a reactive molten metal that leave free metal in the structure obtained.

Los métodos “PDC” y “P/P”, que utilizan polímeros, dan lugar a materiales muy porosos y fisurados, amorfos, a menos que se lleven a una temperatura muy elevada.The "PDC " and "P/P" methods, which use polymers, result in very porous and cracked, amorphous materials unless brought to a very high temperature.

El procedimiento “CVD” conduce a un material con una sola fase homogénea y, por lo tanto, no es compuesto. Este procedimiento requiere, además, la presencia de un sustrato que debe ser eliminado posteriormente.The "CVD" procedure leads to a material with a single homogeneous phase and, therefore, is not a compound. This procedure also requires the presence of a substrate that must be removed later.

Los procedimientos “CV/” y “CV/” reactivo, para la densificación de materiales porosos que contienen polvos, conducen a espesores de matriz muy bajos y son procedimientos muy lentos.The "CV /" and "CV/" reactive processes, for the densification of porous materials containing powders, lead to very low matrix thicknesses and are very slow processes.

El procedimiento según la invención tampoco utiliza ninguna precipitación y no incluye ninguna etapa de precipitación, mientras que, en el documento [13], el material se obtiene mediante técnicas de precipitación.The process according to the invention also does not use any precipitation and does not include any precipitation step, whereas in document [13] the material is obtained by precipitation techniques.

El procedimiento según la invención y el material según la invención generalmente no utilizan fibras, a diferencia del procedimiento del documento [13]. Más exactamente, el polvo de partículas de la primera cerámica y el polvo de un material porógeno refractario utilizados en la etapa a) del procedimiento según la invención no están en forma de fibras, no comprenden fibras. Por el contrario, el procedimiento del documento [13] requiere fibras (etapa a) del procedimiento del documento [13]), siendo la proporción de fibras de al menos el 35% en volumen (reivindicación 5 del documento [13]). Luego se deposita SiC, esencialmente sobre las fibras, mediante un procedimiento de CVI. The method according to the invention and the material according to the invention generally do not use fibers, unlike the method of document [13]. More precisely, the powder of particles of the first ceramic and the powder of a porogenic refractory material used in step a) of the process according to the invention are not in the form of fibers, they do not comprise fibers. On the contrary, the process of document [13] requires fibers (step a) of the process of document [13]), the proportion of fibers being at least 35% by volume (claim 5 of document [13]). SiC is then deposited, essentially on the fibers, by a CVI process.

El procedimiento según la invención no requiere ninguna sinterización y no incluye ninguna etapa de sinterización mientras que en el documento [13] el material se obtiene mediante técnicas de sinterización.The process according to the invention does not require any sintering and does not include any sintering step whereas in document [13] the material is obtained by sintering techniques.

El procedimiento de acuerdo con la invención generalmente implementa temperaturas por debajo de 1600 °C o 1500 °C, y sin la adición de sinterización, mientras que el SiC se hunde sin adición, a temperaturas mucho más altas. The process according to the invention generally implements temperatures below 1600°C or 1500°C, and without the addition of sintering, while SiC sinks without addition, at much higher temperatures.

El polvo de partículas de la primera cerámica y el polvo de partículas de un material porógeno refractario pueden comprender partículas que tengan cualquier forma distinta a la forma de fibras, por ejemplo, partículas en forma de esferas o esferoides o poliedros y no fibras. El procedimiento según la invención supera los defectos de los procedimientos del estado de la técnica, permite una densificación rápida y homogénea, sin retracción, a temperatura moderada y sin presión, de cerámicas tales como el SiC.The powder of particles of the first ceramic and the powder of particles of a porogenic refractory material may comprise particles having any shape other than the shape of fibers, for example, particles in the shape of spheres or spheroids or polyhedrons and not fibers. The method according to the invention overcomes the defects of the methods of the state of the art, it allows rapid and homogeneous densification, without shrinkage, at moderate temperature and without pressure, of ceramics such as SiC.

El procedimiento según la invención presenta, entre otras, las siguientes ventajas frente a los procedimientos del estado de la técnica:The process according to the invention has, among others, the following advantages over the processes of the state of the art:

- es económico porque no implementa presiones altas y usa temperaturas relativamente modestas. Así, generalmente, como ya se ha mencionado con anterioridad, el procedimiento según la invención utiliza temperaturas inferiores a 1600 °C o 1500 °C;- It is economical because it does not implement high pressures and uses relatively modest temperatures. Thus, generally, as already mentioned above, the process according to the invention uses temperatures lower than 1600 °C or 1500 °C;

- es rápido para espesores que pueden llegar a varios mm;- it is fast for thicknesses that can reach several mm;

- el material de las piezas obtenidas es de alta pureza;- the material of the pieces obtained is of high purity;

- casi no existen limitaciones en cuanto a la forma, geometría y tamaño de las piezas que se pueden preparar mediante el procedimiento según la invención. El procedimiento según la invención permite la preparación de piezas de geometrías complejas o incluso muy complejas y/o de grandes dimensiones;- there are almost no limitations as regards the shape, geometry and size of the parts that can be prepared by the method according to the invention. The method according to the invention allows the preparation of parts with complex or even very complex geometries and/or large dimensions;

- el procedimiento según la invención permite producir piezas, incluso piezas de formas complejas, con buen control dimensional, sin necesidad de mecanizado.- the process according to the invention makes it possible to produce parts, including parts with complex shapes, with good dimensional control, without the need for machining.

En resumen, el procedimiento según la invención tiene la ventaja de conducir a piezas con una porosidad controlable, producidas sin agregar sinterización, a baja presión y temperatura moderada, y que tienen muy buena estabilidad a alta temperatura y buenas propiedades mecánicas y térmicas.In short, the process according to the invention has the advantage of leading to parts with a controllable porosity, produced without adding sintering, at low pressure and moderate temperature, and which have very good stability at high temperature and good mechanical and thermal properties.

El procedimiento según la invención tiene en particular la particularidad de conducir a un material en el que se asocian tres tipos diferentes de microestructuras.The process according to the invention has in particular the particularity of leading to a material in which three different types of microstructures are associated.

Estas tres microestructuras están ligadas a la creación de un camino de porosidad abierta que permite la infiltración química en fase gaseosa y que deja una porosidad residual, por ejemplo, como máximo del 20%.These three microstructures are linked to the creation of a path of open porosity that allows chemical infiltration in the gas phase and that leaves a residual porosity, for example, of a maximum of 20%.

La preparación de la pieza verde o verde durante la etapa a) generalmente comprende una etapa de preparación de la mezcla de un polvo de partículas de la primera cerámica y un polvo de partículas del material porógeno refractario susceptible de ser eliminado por ataque químico; y una etapa de conformado de la mezcla de un polvo de partículas de la primera cerámica, y de un polvo de partículas del material porógeno refractario susceptible de ser eliminado, por ejemplo, descompuesto, por un ataque químico, en forma de pieza cruda o verde.The preparation of the green or green piece during stage a) generally comprises a stage of preparing the mixture of a powder of particles of the first ceramic and a powder of particles of the porogenic refractory material that can be removed by chemical attack; and a step of forming the mixture of a powder of particles of the first ceramic, and of a powder of particles of the porogenic refractory material that can be eliminated, for example, decomposed, by chemical attack, in the form of a raw or green piece .

La primera cerámica ya se ha descrito con anterioridad.The first pottery has already been described above.

Por material porógeno, se entiende un material que, cuando se elimina, permite la creación de una porosidad dentro de la pieza.By porogenic material, we mean a material that, when removed, allows the creation of a porosity within the part.

En efecto, el polvo de material porógeno refractario, como el polvo de yeso, será posteriormente eliminado (durante la etapa d) del procedimiento) para luego generar porosidad en la pieza. En esta porosidad, se puede depositar la tercera cerámica mediante una técnica de infiltración química de fase gaseosa “CV/” con una cinética que puede ser alta. In effect, the powder of refractory porogenic material, such as plaster powder, will be later eliminated (during stage d) of the procedure) to then generate porosity in the piece. In this porosity, the third ceramic can be deposited by means of a “CV/” gas phase chemical infiltration technique with a kinetics that can be high.

No se busca una alta densidad de la pieza verde cruda. El material porogénico refractario como el yeso, tiene la función de crear, una vez eliminado, un camino de acceso a todas las porosidades del material (excepto la microporosidad de la capa), para permitir la densificación por vía gaseosa con cinéticas elevadas.A high density of the raw green piece is not sought. The porogenic refractory material such as gypsum has the function of creating, once eliminated, an access path to all the porosities of the material (except the microporosity of the layer), to allow densification by gaseous means with high kinetics.

El material porógeno es un material refractario.The porogenic material is a refractory material.

Por material refractario, se entiende un material capaz de soportar sin degradación las temperaturas implementadas durante las etapas posteriores del procedimiento, en particular durante la etapa c).By refractory material is meant a material capable of withstanding the temperatures implemented during the subsequent stages of the process, in particular during stage c), without degradation.

Generalmente, el material porógeno refractario se selecciona de materiales capaces de soportar una temperatura superior a 300 °C, preferiblemente superior a 400 °C, más preferiblemente, superior a 600 °C, mejor aún, superior a 800 °C, mejor aún, superior a 1000 °C.Generally, the porous refractory material is selected from materials capable of withstanding a temperature greater than 300°C, preferably greater than 400°C, more preferably greater than 600°C, better still greater than 800°C, better still greater at 1000°C.

Por material susceptible de ser eliminado por un ataque químico, se entiende en general un material que puede descomponerse bajo la acción de un compuesto químico tal como una base o un ácido.By material capable of being removed by chemical attack, it is generally understood a material that can decompose under the action of a chemical compound such as a base or an acid.

Ventajosamente, el material porógeno refractario se selecciona de yeso, carbonato de potasio, carbonato de calcio y sulfato de potasio (K2SO4). Advantageously, the porogenic refractory material is selected from gypsum, potassium carbonate, calcium carbonate and potassium sulfate (K 2 SO 4 ).

La preparación de la mezcla del polvo de partículas de la primera cerámica, y del polvo de partículas del material porógeno refractario susceptible de ser eliminado por un ataque químico puede realizarse por vía seca (a seco) o por vía húmeda.The preparation of the mixture of the powder of particles of the first ceramic, and of the powder of particles of the porogenic refractory material that can be eliminated by chemical attack can be carried out by the dry method (dry) or by the wet method.

El conformado de la mezcla de un polvo de partículas de la primera cerámica, y de un polvo de partículas del material porógeno refractario susceptible de ser eliminado por un ataque químico puede realizarse por una técnica convencional, tal como moldeo o fundición en barbotina, o con un filtro prensa.The shaping of the mixture of a powder of particles of the first ceramic, and of a powder of particles of the porogenic refractory material that can be eliminated by chemical attack can be carried out by a conventional technique, such as molding or slip casting, or with a filter press.

O bien, el conformado puede realizarse mediante una técnica menos convencional, tal como una técnica de fabricación aditiva, por ejemplo, una técnica de pulverización de ligante sobre un lecho de polvo utilizando una mezcla de un polvo de partículas de la primera cerámica, tal como el SiC, y un polvo de un material porógeno refractario.Or, the shaping can be done by a less conventional technique, such as an additive manufacturing technique, for example, a binder spray technique on a powder bed using a mixture of a powder of particles of the first ceramic, such as SiC, and a powder of a porogenic refractory material.

Ventajosamente, el polvo de partículas de la primera cerámica y/o el polvo de partículas del material porógeno refractario susceptible de ser eliminado por un ataque químico son polvos que se pueden calificar de grandes dimensiones, es decir, polvos cuya dimensión media (por ejemplo, el diámetro) de las partículas es generalmente mayor o igual a 10 micrones.Advantageously, the powder of particles of the first ceramic and/or the powder of particles of the porogenic refractory material that can be removed by chemical attack are powders that can be described as having large dimensions, that is, powders whose average dimension (for example, diameter) of the particles is generally greater than or equal to 10 microns.

Un material porógeno con un tamaño de partícula de este tipo se elimina más fácilmente mediante un ataque químico. La adición del polímero precursor (también denominado polímero precerámico) de la segunda cerámica, generalmente diluido en un disolvente, para favorecer la impregnación, puede realizarse durante la etapa de preparación de la mezcla, en particular por vía húmeda, de un polvo de partículas de la primera cerámica, y un polvo de partículas del material porógeno refractario susceptible de ser eliminado por ataque químico.Porogenous material with such a particle size is more easily removed by etching. The addition of the precursor polymer (also called pre-ceramic polymer) of the second ceramic, generally diluted in a solvent, to favor impregnation, can be carried out during the preparation stage of the mixture, in particular by wet method, of a powder of particles of the first ceramic, and a powder of particles of the porogenic refractory material capable of being removed by chemical attack.

El disolvente es generalmente un disolvente orgánico que puede seleccionarse, en particular en lo que respecta a los polímeros de policarbosilano (precursores del SiC), de tolueno, hexano, tetrahidrofurano, ciclohexano, xileno y mezclas de los mismos.The solvent is generally an organic solvent which may be selected, particularly as regards polycarbosilane polymers (SiC precursors), from toluene, hexane, tetrahydrofuran, cyclohexane, xylene and mixtures thereof.

O bien, la adición del polímero precursor de la segunda cerámica se puede realizar durante la etapa de conformación de la mezcla de un polvo de partículas de la primera cerámica, y un polvo de partículas del material porógeno refractario susceptible de ser eliminado por ataque químico.Alternatively, the addition of the precursor polymer of the second ceramic can be carried out during the step of forming the mixture of a powder of particles of the first ceramic, and a powder of particles of the porogenic refractory material that can be removed by chemical attack.

O incluso, la adición del polímero precursor de la segunda cerámica se puede realizar tras la etapa de conformado de la mezcla de un polvo de partículas de la primera cerámica, y un polvo de partículas del material porógeno refractario susceptible de ser eliminado por ataque químico, en forma de pieza cruda o verde.Or even, the addition of the precursor polymer of the second ceramic can be carried out after the step of forming the mixture of a powder of particles of the first ceramic, and a powder of particles of the porogenic refractory material that can be eliminated by chemical attack, in raw or green piece form.

Preferiblemente, esta adición se realiza sumergiendo la pieza cruda o verde en una solución del polímero, preferiblemente de nuevo al vacío.Preferably, this addition is made by immersing the green or green piece in a solution of the polymer, preferably again under vacuum.

La cantidad de polímero utilizada es menor que en los procedimientos convencionales que utilizan polímeros (procedimientos “PDP” o “PIP”), ya que el objetivo principal es simplemente permitir una preconsolidación de las piezas suficiente para permitir su manipulación durante las distintas etapas siguientes del procedimiento.The amount of polymer used is less than in conventional procedures that use polymers ( "PDP " or "PIP" procedures), since the main objective is simply to allow sufficient pre-consolidation of the parts to allow their handling during the different subsequent stages of the process. process.

A modo de ejemplo, la pieza en bruto o verde puede comprender del 30 al 80% en masa de polvo de la primera cerámica, tal como el SiC, del 17 al 67% en masa de material porógeno refractario, como el yeso, y del 3% al 25% en masa de polímero (se trata de la masa de polímero puro, excluyendo el disolvente, sabiendo que el polímero se puede diluir hasta un factor 20 en un disolvente). Tales proporciones en masa permiten ventajosamente obtener tanto una buena infiltrabilidad en el procedimiento de CVI como conferir buenas propiedades mecánicas al material, a la pieza. A modo de comparación, la cantidad de polímero utilizada en los procedimientos convencionales es generalmente del 30% al 50% en masa.By way of example, the blank or green part may comprise from 30 to 80% by mass of powder of the first ceramic, such as SiC, from 17 to 67% by mass of porous refractory material, such as gypsum, and 3% to 25% by mass of polymer (this is the mass of pure polymer, excluding the solvent, knowing that the polymer can be diluted up to a factor of 20 in a solvent). Such proportions by mass advantageously make it possible to obtain both good infiltrability in the CVI process and to confer good mechanical properties to the material, to the part. For comparison, the amount of polymer used in conventional processes is generally 30% to 50% by mass.

Ventajosamente, el polímero precursor (polímero precerámico) de la segunda cerámica se puede seleccionar de policarbosilanos, polisilazanos, poliborosilanos y mezclas de los mismos.Advantageously, the precursor polymer (pre-ceramic polymer) of the second ceramic can be selected from polycarbosilanes, polysilazanes, polyborosilanes and mixtures thereof.

Durante la etapa b) del procedimiento según la invención, se evapora el disolvente y se reticula el polímero precursor de la segunda cerámica.During step b) of the process according to the invention, the solvent is evaporated and the precursor polymer of the second ceramic is crosslinked.

Esta etapa generalmente se lleva a cabo calentando la pieza cruda verde, por ejemplo, tratando la pieza cruda verde en un horno bajo gas neutro para evaporar el disolvente y reticular el polímero.This step is generally carried out by heating the green green piece, for example, by treating the green green piece in an oven under neutral gas to evaporate the solvent and crosslink the polymer.

Durante la etapa c) del procedimiento según la invención, se lleva a cabo un tratamiento térmico para transformar el polímero en la segunda cerámica porosa que se presenta en forma de capa porosa que recubre al menos parte de la superficie externa de cada partícula de la primera cerámica y, opcionalmente, de aglomeraciones porosas.During stage c) of the process according to the invention, a heat treatment is carried out to transform the polymer into the second porous ceramic that is in the form of a porous layer that covers at least part of the external surface of each particle of the first ceramic and, optionally, of porous agglomerations.

La segunda cerámica, derivada del polímero, al ser porosa o presentarse en forma de aglomeraciones, favorece el acceso del reactivo de ataque químico, tal como un ácido, al material poroso como el yeso para eliminarlo en la siguiente etapa. The second ceramic, derived from the polymer, being porous or present in the form of agglomerations, favors the access of the chemical attack reagent, such as an acid, to the porous material such as plaster to eliminate it in the next stage.

Este tratamiento térmico se lleva a cabo en general a una temperatura de 600 °C a 1600 °C, preferiblemente de 800 °C a 1500 °C, más preferiblemente, de 1000 °C a 1200 °C.This heat treatment is generally carried out at a temperature of 600°C to 1600°C, preferably 800°C to 1500°C, more preferably 1000°C to 1200°C.

La segunda cerámica está en forma amorfa.The second pottery is in amorphous form.

Se puede decir que el tratamiento térmico para transformar el polímero en la segunda cerámica porosa es una pirólisis y que, por lo tanto, la fase amorfa de la segunda cerámica proviene de la pirólisis de un polímero lo que no es en absoluto el caso en el documento [13].It can be said that the heat treatment to transform the polymer into the second porous ceramic is pyrolysis and that, therefore, the amorphous phase of the second ceramic comes from the pyrolysis of a polymer, which is not the case at all. document [13].

Las etapas b) y c) del procedimiento pueden reagruparse y constituir una sola etapa, durante la cual se realiza un tratamiento térmico aumentando gradualmente la temperatura para evaporar primero el disolvente y reticular el polímero precursor de la segunda cerámica, y luego convertir el polímero en la segunda cerámica, siendo la temperatura en general de 600 °C a 1600 °C, preferiblemente, de 1000 °C a 1200 °C.Steps b) and c) of the process can be regrouped and constitute a single step, during which a heat treatment is carried out by gradually increasing the temperature to first evaporate the solvent and crosslink the precursor polymer of the second ceramic, and then convert the polymer into the second ceramic, the temperature being generally from 600°C to 1600°C, preferably from 1000°C to 1200°C.

Durante la etapa d) del procedimiento, el material porógeno refractario se elimina por descomposición, por ataque químico, con lo que se obtiene una pieza que comprende las partículas de la primera cerámica, la segunda cerámica porosa y/o en forma de aglomeraciones y una porosidad interna, de tipo abierto, entre dichas partículas.During stage d) of the procedure, the porous refractory material is eliminated by decomposition, by chemical attack, with which a piece is obtained that comprises the particles of the first ceramic, the second porous ceramic and/or in the form of agglomerations and a internal, open-type porosity between said particles.

Es decir, durante esta etapa, se elimina el material porógeno para quedar solo la primera cerámica, tal como el SiC, correspondiente al polvo inicial, y la segunda cerámica, como el SiC, resultante del polímero precerámico, y se crean caminos de acceso para la infiltración química de la siguiente etapa.In other words, during this stage, the porogenic material is eliminated to leave only the first ceramic, such as SiC, corresponding to the initial powder, and the second ceramic, such as SiC, resulting from the preceramic polymer, and access paths are created for chemical infiltration of the next stage.

Ventajosamente, durante la etapa d), el ataque químico se puede realizar con una solución de un ácido, preferiblemente de un ácido mineral, tal como el ácido clorhídrico. Preferiblemente, se trata de una solución concentrada de un ácido, por ejemplo, una solución de ácido clorhídrico al 37%.Advantageously, during step d), the chemical attack can be carried out with an acid solution, preferably a mineral acid, such as hydrochloric acid. Preferably, it is a concentrated solution of an acid, for example a 37% hydrochloric acid solution.

El ataque, por ejemplo, con una solución de un ácido, puede realizarse en caliente, por ejemplo, a una temperatura de 50 °C a 70 °C.The attack, for example with an acid solution, can be carried out hot, for example at a temperature of 50°C to 70°C.

Al final de esta etapa d), la pieza se puede lavar, por ejemplo, con agua, y luego secar.At the end of this step d), the piece can be washed, for example, with water, and then dried.

Se procede entonces, durante la etapa e) del procedimiento según la invención, al tratamiento de la pieza obtenida al final de la etapa d) por una técnica de infiltración química en fase gaseosa (“CV/”) para depositar la tercera cerámica en la porosidad interna de la pieza.Then, during stage e) of the process according to the invention, the piece obtained at the end of stage d) is treated by a chemical infiltration technique in gaseous phase ("CV/") to deposit the third ceramic in the internal porosity of the piece.

Las condiciones de la técnica de infiltración en fase gaseosa -en particular temperatura, presión, mezcla de gases utilizada, proporción de gases en la mezcla gaseosa, precursor de la cerámica, duración- que permitan depositar la tercera cerámica en la porosidad interna de la pieza pueden ser fácilmente determinadas por los expertos en la técnica en este campo de la tecnología.The conditions of the gas phase infiltration technique -in particular temperature, pressure, gas mixture used, proportion of gases in the gas mixture, ceramic precursor, duration- that allow the third ceramic to be deposited in the internal porosity of the piece can be readily determined by those skilled in the art in this field of technology.

Así, las condiciones de infiltración pueden ser las siguientes cuando la tercera cerámica es SiC:Thus, the infiltration conditions can be the following when the third ceramic is SiC:

- Temperatura: 900 °C a 1300 °C;- Temperature: 900 °C to 1300 °C;

- Presión: 1 kPa a 30 kPa;- Pressure: 1 kPa to 30 kPa;

- Precursores de SiC: CH3SO3 o mezcla de SiHCh y CH4;- SiC precursors: CH3SO3 or mixture of SiHCh and CH4;

- Mezcla de gases utilizada: hidrógeno y precursor de SiC;- Gas mixture used: hydrogen and SiC precursor;

- Relación de caudal de gas [H2]/[precursor de SiC como CH3SiCh]: 1 a 20;- Gas flow rate ratio [H2]/[SiC precursor as CH3SiCh]: 1 to 20;

- Duración : 5 ha 150 h- Duration : 5 to 150 hours

Ejemplos de condiciones de filtración pueden ser los siguientes cuando la tercera cerámica es SiC:Examples of filtration conditions can be the following when the third ceramic is SiC:

- Temperatura aproximadamente 1050 °C, presión 10 kPa, relación de caudal de gas [H2]/[CH3SiCl3] = 5, duración 24 h; o bien- Temperature approximately 1050 °C, pressure 10 kPa, gas flow rate ratio [H2]/[CH3SiCl3] = 5, duration 24 h; O well

- Temperatura 950 °C, presión 4 kPa, relación de caudal de gas [[H2]/[CH3SiCl3] = 4, duración 40 h.- Temperature 950 °C, pressure 4 kPa, gas flow rate ratio [[H2]/[CH3SiCl3] = 4, duration 40 h.

Al final de la etapa e), opcionalmente, durante la etapa f) del procedimiento según la invención, se deposita la tercera cerámica sobre la superficie exterior de la pieza obtenida después de la etapa e) mediante una técnica de deposición química en fase gaseosa (“CVD”).At the end of step e), optionally, during step f) of the method according to the invention, the third ceramic is deposited on the outer surface of the piece obtained after step e) by means of a gas phase chemical deposition technique ( “CVD”).

Las condiciones de la técnica de deposición química en fase gaseosa (“CVD”) -en particular temperatura, presión, mezcla de gases utilizada, proporción de gases en la mezcla de gases, precursor de la cerámica, duración- que permiten depositar la tercera cerámica sobre la superficie exterior de la pieza obtenida al final de la etapa e) pueden ser fácilmente determinadas por los expertos en la técnica en este campo técnico. Las mismas condiciones utilizadas en la técnica de infiltración química en fase gaseosa se pueden emplear en la técnica de deposición química en fase gaseosa (“CVD”), o se pueden aumentar la presión, los caudales y la temperatura para aumentar la tasa de deposición.The conditions of the chemical deposition technique in gaseous phase (“CVD”) -in particular temperature, pressure, gas mixture used, proportion of gases in the gas mixture, ceramic precursor, duration- that allow depositing the third ceramic on the outer surface of the part obtained at the end of step e) can be easily determined by those skilled in the art in this technical field. The same conditions used in the gas phase chemical infiltration technique can be used in the chemical deposition technique. in gas phase ("CVD"), or pressure, flow rates and temperature can be increased to increase the deposition rate.

La pieza que comprende, preferiblemente constituida por el material según la invención puede encontrar su aplicación en muchos campos, debido a las propiedades de conductividad térmica, las propiedades mecánicas, eléctricas (semiconductoras), el carácter refractario, la inercia química y el comportamiento neutrónico del material según la invención, en particular cuando la primera y la tercera cerámica o, preferiblemente, las tres cerámicas son SiC. Estos campos son, entre otros, los campos de los semiconductores, la química, la industria aeronáutica, la industria espacial y la industria nuclear.The piece that comprises, preferably constituted by the material according to the invention can find its application in many fields, due to the thermal conductivity properties, the mechanical, electrical (semiconductive) properties, the refractory character, the chemical inertness and the neutron behavior of the material. material according to the invention, in particular when the first and third ceramics or, preferably, all three ceramics are SiC. These fields include, among others, the fields of semiconductors, chemistry, the aircraft industry, the space industry, and the nuclear industry.

Por ejemplo, la pieza que comprende, preferiblemente constituida por el material según la invención, puede constituir todo o parte de un intercambiador de calor, un soporte de catalizador, un filtro que funciona en una atmósfera corrosiva (por ejemplo, para la filtración de subproductos gaseosos de contenedores que contengan compuestos radiactivos) y/o a alta temperatura, de una pieza de horno o de un horno, de una resistencia calefactora, de una cámara de combustión, de un varistor, de un sustrato para componentes de potencia, de un blindaje, de un componente de cojinete o de un revestimiento abrasivo.For example, the part comprising, preferably consisting of the material according to the invention, may constitute all or part of a heat exchanger, a catalyst support, a filter operating in a corrosive atmosphere (for example, for the filtration of by-products gaseous gases from containers containing radioactive compounds) and/or at high temperature, from a piece of furnace or oven, from a heating resistance, from a combustion chamber, from a varistor, from a substrate for power components, from a shield , a bearing component or an abrasive coating.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

- La Figura 1 muestra la pieza verde con estructura reticular preparada en el Ejemplo 1.- Figure 1 shows the green piece with a reticular structure prepared in Example 1.

- La Figura 2 muestra el modelo numérico de la estructura reticular de la Figura 1. Este modelo digital fue creado con software de CAO.- Figure 2 shows the numerical model of the lattice structure of Figure 1. This digital model was created with CAO software.

- La Figura 3 muestra la pieza final de SiC obtenida en el ejemplo 1.- Figure 3 shows the final piece of SiC obtained in example 1.

- La Figura 4 es una fotografía tomada por microscopia óptica que muestra la microestructura del material que constituye la pieza obtenida tras la etapa de acidificación del ejemplo 1.- Figure 4 is a photograph taken by optical microscopy that shows the microstructure of the material that constitutes the piece obtained after the acidification stage of example 1.

- La escala que se muestra en la Figura 4 representa 20 pm.- The scale shown in Figure 4 represents 20 pm.

- La Figura 5 es una fotografía tomada por microscopia óptica de barrido (SEM) que muestra la microestructura del material que constituye la pieza obtenida tras la etapa de acidificación del ejemplo 1.- Figure 5 is a photograph taken by scanning optical microscopy (SEM) showing the microstructure of the material that constitutes the piece obtained after the acidification stage of example 1.

La escala que se muestra en la Figura 5 representa 10 pm.The scale shown in Figure 5 represents 10 pm.

- La Figura 6 es una fotografía tomada por microscopia óptica que muestra la microestructura del material que constituye la pieza final obtenida en el ejemplo 1.- Figure 6 is a photograph taken by optical microscopy that shows the microstructure of the material that constitutes the final piece obtained in example 1.

La escala que se muestra en la Figura 6 representa 20 pm.The scale shown in Figure 6 represents 20 pm.

- La Figura 7 es una fotografía tomada por microscopia óptica de barrido (SEM) que muestra la microestructura del material que constituye la pieza final obtenida en el ejemplo 1.- Figure 7 is a photograph taken by scanning optical microscopy (SEM) showing the microstructure of the material that constitutes the final piece obtained in example 1.

La escala que se muestra en la Figura 7 representa 10 pm.The scale shown in Figure 7 represents 10 pm.

Discusión detallada de realizaciones particularesDetailed discussion of particular embodiments

La invención se describirá ahora con referencia a los siguientes ejemplos, dados a modo de ilustración no de limitación. Ejemplo 1The invention will now be described with reference to the following examples, given by way of illustration and not limitation. Example 1

Realización de una pieza con estructura reticular en SiC, conformada mediante fabricación aditiva.Realization of a piece with a reticular structure in SiC, formed by additive manufacturing.

En este ejemplo, se fabrica una pieza con estructura reticular en SiC por el procedimiento según la invención, que se moldea por fabricación aditiva.In this example, a part with a lattice structure in SiC is manufactured by the method according to the invention, which is molded by additive manufacturing.

En primer lugar, se prepara una mezcla de polvo de yeso y polvo de SiC.First, a mixture of gypsum powder and SiC powder is prepared.

El polvo de SiC se mezcla con polvo de yeso, en proporciones del 70% en masa de SiC y 30% en masa de yeso. El polvo de SiC está disponible en Sigma Aldrich®, bajo la referencia 357391, tiene una granulometría de malla 400. El polvo de yeso está disponible en 3D System®, bajo la referencia ZP® 151. De hecho, según la ficha técnica, se trata de un “High Performance Composite”, es decir, yeso con algunos aditivos.The SiC powder is mixed with gypsum powder, in proportions of 70% by mass of SiC and 30% by mass of gypsum. The SiC powder is available from Sigma Aldrich®, under the reference 357391, it has a 400 mesh granulometry. The gypsum powder is available from 3D System®, under the reference ZP® 151. In fact, according to the technical sheet, it is It is a "High Performance Composite", that is, plaster with some additives.

La mezcla se realiza por vía seca, en botella plástica de 1 L, agitada mediante una mezcladora de polvos denominada “turbulencia” disponible en Bioengineering® de potencia 80 W. La mezcla se realiza a 20 revoluciones/min. The mixture is carried out by the dry route, in a 1 L plastic bottle, stirred by means of a powder mixer called "turbulence" available from Bioengineering® with a power of 80 W. The mixture is carried out at 20 revolutions/min.

Una pieza “cruda” “verde” (“greerí') con una estructura reticular se imprime mediante fabricación aditiva, utilizando una impresora Z-Printer® 310 disponible de Z Corporation®.A "green"("green"') part with a lattice structure is printed by additive manufacturing, using a Z- Printer® 310 printer available from Z Corporation®.

Para estampar esta pieza de estructura reticular, se utiliza la mezcla de polvo preparada previamente, suspendida en el ligante incoloro Pro-1® disponible en 3D Systems®, en el cabezal de impresión de la impresora.To stamp this part with a reticular structure, the previously prepared powder mixture is used, suspended in the colorless Pro-1® binder available from 3D Systems®, in the print head of the printer.

El modelo digital de la estructura reticular está representado en la Figura 2, fue creado con un software de CAO. La impresión se lleva a cabo con parámetros de impresión estándar, es decir, con un espesor de capa de 100 micrones, una velocidad de impresión de 20 mm/h a lo largo del eje z (es decir, el eje vertical relativo a la placa de construcción). La pieza se recupera después del secado a 120 °C en estufa.The digital model of the lattice structure is represented in Figure 2, it was created with CAO software. Printing is carried out with standard printing parameters, i.e. with a layer thickness of 100 microns, a printing speed of 20 mm/h along the z-axis (i.e. the vertical axis relative to the printing plate). building). The piece is recovered after drying at 120 °C in an oven.

La Figura 1 muestra la pieza cruda, verde con una estructura reticular obtenida. Esta pieza está hecha de una mezcla de yeso, SiC y aglomerante.Figure 1 shows the raw, green piece with a reticular structure obtained. This piece is made from a mixture of gypsum, SiC and binder.

La malla tiene ligamentos de 1,3 mm de diámetro, la dimensión de las celdas es de 5 mm x 5 mm x 5 mm y el número de celdas es de 216 (6x6x6).The mesh has 1.3mm diameter ligaments, the cell dimension is 5mm x 5mm x 5mm and the number of cells is 216 (6x6x6).

A continuación, la pieza cruda en verde se coloca sobre un soporte y se sumerge en una mezcla al 65% en masa de policarbosilano (compuesto disponible en la empresa Starfire Systems® bajo el nombre StarPCS™ SMP-10) y 35% en masa de tolueno, en una cámara de vacío.Next, the green green piece is placed on a support and immersed in a mixture of 65% by mass of polycarbosilane (a compound available from the company Starfire Systems® under the name StarPCS™ SMP-10) and 35% by mass of toluene, in a vacuum chamber.

A continuación, se saca la pieza del recinto y se seca en estufa a 250 °C, luego se trata a 1000 °C durante 1 hora bajo gas neutro.The piece is then removed from the enclosure and dried in an oven at 250 °C, then treated at 1000 °C for 1 hour under neutral gas.

La pieza obtenida consiste en un 45% en masa de SiC derivado del polímero policarbosilano.The piece obtained consists of 45% by mass of SiC derived from the polycarbosilane polymer.

A continuación, se coloca la pieza en una solución de ácido clorhídrico concentrado (37%), a 60 °C, durante 2 horas, para eliminar el yeso por descomposición y disolución. Esta etapa se denomina etapa de acidificación.Next, the piece is placed in a solution of concentrated hydrochloric acid (37%), at 60 °C, for 2 hours, to eliminate the plaster by decomposition and dissolution. This stage is called the acidification stage.

A continuación, la pieza se lava con agua y luego se seca.The part is then washed with water and then dried.

- La Figura 4 es una fotografía tomada por microscopia óptica que muestra la microestructura del material que constituye la pieza obtenida después de la etapa de acidificación, lavado con agua y secado.- Figure 4 is a photograph taken by optical microscopy that shows the microstructure of the material that constitutes the piece obtained after the stage of acidification, washing with water and drying.

- La Figura 5 es una fotografía tomada por microscopia óptica de barrido (SEM) que muestra la microestructura del material que constituye la pieza obtenida después de la etapa de acidificación, lavado con agua y secado.- Figure 5 is a photograph taken by scanning optical microscopy (SEM) showing the microstructure of the material that constitutes the piece obtained after the acidification, washing with water and drying stage.

De distingue en las Figuras 4 y 5:Distinguished in Figures 4 and 5:

[1] granos de SiC;[1] SiC grains;

[2] SiC amorfo del polímero;[2] polymer amorphous SiC;

[3] una porosidad.[3] a porosity.

Finalmente, la pieza se coloca en un horno de CVI con las siguientes condiciones de infiltración: temperatura aproximadamente 1050 °C, presión 10 kPa, relación de caudal de gas [H2]/[CH3SiCl3] = 5, duración 24 h.Finally, the piece is placed in a CVI furnace with the following infiltration conditions: temperature approximately 1050 °C, pressure 10 kPa, gas flow rate ratio [H2]/[CH3SiCl3] = 5, duration 24 h.

Después de la densificación, la pieza está compuesta por un 17% en masa de SiC derivado del polímero, un 21% en masa de SiC particulado y un 62% en masa de SiC depositado por CVI. La densidad media de los ligamentos es de 2,5 g/cm3.After densification, the part is composed of 17 mass% polymer-derived SiC, 21 mass% particulate SiC, and 62 mass% CVI-deposited SiC. The average density of the ligaments is 2.5 g/cm3.

La Figura 3 muestra la pieza final de SiC obtenida en este ejemplo.Figure 3 shows the final piece of SiC obtained in this example.

- La Figura 6 es una fotografía tomada por microscopia óptica que muestra la microestructura del material final que constituye la pieza obtenida.- Figure 6 is a photograph taken by optical microscopy that shows the microstructure of the final material that constitutes the piece obtained.

- La Figura 7 es una fotografía tomada por microscopia óptica de barrido (SEM) que muestra la microestructura del material final que constituye la pieza obtenida.- Figure 7 is a photograph taken by scanning optical microscopy (SEM) showing the microstructure of the final material that constitutes the piece obtained.

Se distingue en las Figuras 6 y 7:It is distinguished in Figures 6 and 7:

[1] granos de SiC;[1] SiC grains;

[2] SiC amorfo del polímero;[2] polymer amorphous SiC;

[3] una porosidad;[3] a porosity;

[4] SiC depositado por “CVI”; [4] SiC deposited by “CVI”;

[5] SiC depositado por CVD.[5] SiC deposited by CVD.

Ejemplo 2Example 2

Realización de una placa de MoSÍ2-SiC.Making a MoSÍ2-SiC plate.

En este ejemplo, utilizando el procedimiento según la invención, se fabrica una placa de MoSi2-SiC.In this example, using the method according to the invention, a MoSi2-SiC plate is manufactured.

Se procede de la misma forma que en el ejemplo 1, pero con las siguientes diferencias:We proceed in the same way as in example 1, but with the following differences:

- un polvo de base de MoSÍ2, disponible en H.C. Starck bajo el nombre de Amperit® 920-054 (granulometría 15-45 micrones), en lugar de un polvo de SiC, se mezcla con el polvo de yeso, en proporciones de masa del 80% de MoSÍ2 y 20% de yeso.- a base powder of MoSÍ2, available from H.C. Starck under the name of Amperit® 920-054 (granulometry 15-45 microns), instead of a SiC powder, it is mixed with gypsum powder, in mass proportions of 80% MoSI2 and 20% gypsum.

- se obtiene una placa de 10 cm x 2 cm x 3 mm mezclando el polvo anterior con una solución de policarbosilano al 65% y tolueno al 35% (% en masa) y vertiéndolo luego en un molde;- a plate of 10 cm x 2 cm x 3 mm is obtained by mixing the above powder with a solution of polycarbosilane at 65% and toluene at 35% (% by mass) and then pouring it into a mould;

- luego se coloca la pieza en un horno de CVI con las siguientes condiciones de infiltración: temperatura 950 °C, presión 4 kPa, relación de caudal de gas [[H2]/[CH3SiCl3] = 4, duración 40 h.- The piece is then placed in a CVI furnace with the following infiltration conditions: temperature 950 °C, pressure 4 kPa, gas flow rate ratio [[H2]/[CH3SiCl3] = 4, duration 40 h.

Las otras etapas, impregnación, pirólisis, tratamientos térmicos y eliminación del yeso se realizan en las mismas condiciones que en el ejemplo 1.The other stages, impregnation, pyrolysis, heat treatments and removal of the plaster are carried out under the same conditions as in example 1.

La pieza obtenida se compone, en masa, del 78% de MoSÍ2, 17% de SiC obtenido por CVI y 5% de SiC del polímero. Tiene una densidad de 4,4 g/cm3The piece obtained is composed, by mass, of 78% MoSÍ2, 17% SiC obtained by CVI and 5% SiC from the polymer. It has a density of 4.4 g/cm3

ReferenciasReferences

[1] "UHT Ceramics: densification, properties and thermal stability”, J.F. Justin, Journal Aerospace Lab, Issue 3, p 1-11, N ov2011.[1] "UHT Ceramics: densification, properties and thermal stability”, J.F. Justin, Journal Aerospace Lab, Issue 3, p 1-11, Nov2011.

[2] "Ultrahigh temperature ceramic-based composites", Y. Kawaga, p 273-292, in Ceramic Matrix Composites, Wiley and Sons, 2015.[2] "Ultrahigh temperature ceramic-based composites", Y. Kawaga, p 273-292, in Ceramic Matrix Composites, Wiley and Sons, 2015.

[3] "Sintering additives for SiC based on the reactivity: a review", K. Raju, Ceramics International 42, p 17947-17962, 2016.[3] "Sintering additives for SiC based on the reactivity: a review", K. Raju, Ceramics International 42, p 17947-17962, 2016.

[4] 'Volumetric receivers in Solar Thermal Power Plants with Central Receiver System technology: A review", A. Avila Marin, Solar Energy, vol. 85, pp. 891-910, 2011.[4] 'Volumetric receivers in Solar Thermal Power Plants with Central Receiver System technology: A review', A. Avila Marin, Solar Energy, vol. 85, pp. 891-910, 2011.

[5] "Pressureless sintering of HfB2-SiC ceramics", D.W Ni, Journal of the European Ceramic Society 32 (2012) 3627­ 3635.[5] "Pressureless sintering of HfB2-SiC ceramics", D.W Ni, Journal of the European Ceramic Society 32 (2012) 3627 3635.

[6] "Additive-free hot-presssed SiC ceramics - A material with exceptional mechanical properties", P. Sagjgalik, Journal of European Ceramic Society 36, 1333-1341, 2016.[6] "Additive-free hot-pressed SiC ceramics - A material with exceptional mechanical properties", P. Sagjgalik, Journal of European Ceramic Society 36, 1333-1341, 2016.

[7] "Procédé de fabrication de matériau composite a matrice carbure", S. Jacques, FR-A1-3004 712, du 19.04.13. [7] "Procedure for the manufacture of composite material with a matrix carbure", S. Jacques, FR-A1-3004 712, du 19.04.13.

[8] "Polymer-Derived Ceramics: 40 years of research and innovation in Advanced Ceramics", P. Colombo, J. Am. Ceram. Soc., 93, [7], 1805-1837, 2010.[8] "Polymer-Derived Ceramics: 40 years of research and innovation in Advanced Ceramics", P. Colombo, J. Am. Ceram. Soc., 93, [7], 1805-1837, 2010.

[9] “C/SiC and C/C-SiC composites", B. Heidenreich, p 147-216, in Ceramic Matrix Composites, Wiley and Sons, 2015.[9] “C/SiC and C/C-SiC composites", B. Heidenreich, p 147-216, in Ceramic Matrix Composites, Wiley and Sons, 2015.

[10] "Chemical vapor deposited Silicon carbides articles", Lais Kevin D., patente, EP 1970358 A1 del 17/09/2008.[10] "Chemical vapor deposited Silicon carbide articles", Lais Kevin D., patent, EP 1970358 A1 of 09/17/2008.

[11] "Manufacturing SiC-fiber-reinforced SiC matrix composites by improved CVI/slurry/lnfiltration/Polymer impregnation and pyrolysis", C.A Nannetti, J. Am. Ceram. Soc. 87 [7] 1205-1209, 2004.[11] "Manufacturing SiC-fiber-reinforced SiC matrix composites by improved CVI/slurry/lnfiltration/Polymer impregnation and pyrolysis", C.A Nannetti, J. Am. Ceram. Soc. 87 [7] 1205-1209, 2004.

[12] JP-A-2003-238249.[12] JP-A-2003-238249.

[13] US-A1 -2003/162647. [13] US-A1-2003/162647.

Claims (18)

REIVINDICACIONES 1. Material cerámico compuesto particulado, que comprende, preferiblemente, constituido por:1. Particulate composite ceramic material, comprising, preferably, consisting of: - partículas de al menos una primera cerámica ultrarrefractaria “UHTC” en forma cristalizada, estando recubierta la superficie exterior de estas partículas al menos en parte por una capa porosa de al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa, en donde dicha primera cerámica ultrarrefractaria “UHTC” en forma cristalizada representa del 25% al 90% en masa con respecto a la masa del material y dicha segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa representa del 2% al 15% en masa con respecto a la masa total del material; y en donde las partículas definen un espacio entre ellas;- particles of at least one first ultra-refractory ceramic "UHTC" in crystallized form, the outer surface of these particles being covered at least in part by a porous layer of at least one second ultra-refractory ceramic in amorphous form, wherein said first ultra-refractory ceramic " UHTC” in crystallized form represents from 25% to 90% by mass with respect to the mass of the material and said second ultra-refractory ceramic in amorphous form represents from 2% to 15% by mass with respect to the total mass of the material; and wherein the particles define a space between them; - opcionalmente, aglomeraciones porosas de dicha al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa, distribuidos en dicho espacio;- optionally, porous agglomerations of said at least one second ultra-refractory ceramic in amorphous form, distributed in said space; - una matriz densa de al menos una tercera cerámica ultrarrefractaria en forma cristalizada que llena al menos parcialmente dicho espacio;- a dense matrix of at least one third ultra-refractory ceramic in crystallized form that at least partially fills said space; - opcionalmente, un recubrimiento denso de al menos dicha tercera cerámica ultrarrefractaria en forma cristalizada, que recubre la superficie exterior de dicha matriz, en donde dicha matriz y dicho recubrimiento representan del 5% al 90% en masa con respecto a la masa total del material; en donde la porosidad de dicha capa porosa de al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa es del 15% al 30%.- optionally, a dense coating of at least said third ultra-refractory ceramic in crystallized form, which covers the outer surface of said matrix, where said matrix and said coating represent 5% to 90% by mass with respect to the total mass of the material ; wherein the porosity of said porous layer of at least one second ultra-refractory ceramic in amorphous form is from 15% to 30%. 2. Material de acuerdo con la reivindicación 1, que presenta una porosidad global superior o igual al 5%, preferiblemente del 5% al 50%, más preferiblemente del 5% al 30%, mejor del 10% al 20%.2. Material according to claim 1, which has a global porosity greater than or equal to 5%, preferably from 5% to 50%, more preferably from 5% to 30%, better from 10% to 20%. 3. Material de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la capa porosa de al menos una segunda cerámica ultrarrefractaria en forma amorfa tiene un espesor de 1000 a 10000 nm (1 a 10 micrones).3. Material according to claim 1 or 2, wherein the porous layer of at least one second ultra-refractory ceramic in amorphous form has a thickness of 1,000 to 10,000 nm (1 to 10 microns). 4. Material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dichas cerámicas primera, segunda y tercera se seleccionan de cerámicas de boruro, cerámicas de carburo, cerámicas de nitruro, cerámicas de siliciuro, carbono y sus mezclas; preferiblemente, dichas cerámicas primera, segunda y tercera se seleccionan de SiC, MoSÍ2, TiC, TaC, ZrC, ZrB2, HfC, HfB2, BN, AlN, TiN, carbono y sus mezclas.4. Material according to any of the preceding claims, wherein said first, second and third ceramics are selected from boride ceramics, carbide ceramics, nitride ceramics, silicide ceramics, carbon and mixtures thereof; Preferably, said first, second and third ceramics are selected from SiC, MoSI2, TiC, TaC, ZrC, ZrB2, HfC, HfB2, BN, AlN, TiN, carbon and mixtures thereof. 5. Material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dichas cerámicas primera, segunda y tercera son idénticas; preferiblemente, dichas cerámicas primera, segunda y tercera son SiC.5. Material according to any of the preceding claims, wherein said first, second and third ceramics are identical; preferably said first, second and third ceramics are SiC. 6. Material de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la primera cerámica ultrarrefractaria es SiC en forma cristalizada a, la segunda cerámica es SiC amorfa porosa y la tercera cerámica es SiC en forma cristalizada p. 6. Material according to claim 5, wherein the first ultra-refractory ceramic is SiC in a-crystallized form, the second ceramic is porous amorphous SiC and the third ceramic is SiC in p-crystallized form. 7. Pieza que comprende, preferiblemente constituida por el material cerámico compuesto en partículas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.7. Part comprising, preferably consisting of the ceramic material composed of particles according to any one of claims 1 to 6. 8. Pieza de acuerdo con la reivindicación 7, que constituye todo o parte de un intercambiador de calor, de un soporte de catalizadores, de un filtro que funciona en atmósfera corrosiva y/o a alta temperatura, de una pieza de horno o de un horno, una resistencia de calefacción, una cámara de combustión, un varistor, un sustrato para componentes de potencia, un blindaje, un componente de cojinete o un revestimiento abrasivo.8. Part according to claim 7, constituting all or part of a heat exchanger, a catalyst support, a filter that works in a corrosive atmosphere and/or at high temperature, a part of a furnace or a furnace , a heating resistor, a combustion chamber, a varistor, a substrate for power components, a shield, a bearing component, or an abrasive coating. 9. Procedimiento de fabricación de una pieza de material cerámico compuesto en partículas de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, que comprende las siguientes etapas sucesivas:9. Process for manufacturing a piece of ceramic composite material in particles according to claim 7 or 8, comprising the following successive stages: a) se prepara una pieza, llamada pieza cruda o verde (“green”) que comprende una mezcla de un polvo de partículas de la primera cerámica y de un polvo de partículas de un material porógeno refractario susceptible de ser eliminado por un ataque químico, un polímero precursor de la segunda cerámica, y un disolvente de dicho polímero;a) a piece is prepared, called a raw or green piece (“green”), which comprises a mixture of a powder of particles of the first ceramic and a powder of particles of a porogenic refractory material that can be eliminated by chemical attack, a second ceramic precursor polymer, and a solvent for said polymer; b) se evapora el disolvente y se reticula el polímero precursor de la segunda cerámica;b) the solvent is evaporated and the precursor polymer of the second ceramic is crosslinked; c) se realiza un tratamiento térmico para transformar el polímero en la segunda cerámica, la cual se presenta en la forma de una capa porosa que recubre al menos parcialmente la superficie exterior de las partículas de la primera cerámica, y opcionalmente de aglomeraciones porosas;c) a heat treatment is carried out to transform the polymer into the second ceramic, which is in the form of a porous layer that at least partially covers the outer surface of the particles of the first ceramic, and optionally of porous agglomerations; d) el material porógeno refractario se elimina por ataque químico, con lo que se obtiene una pieza que comprende las partículas de la primera cerámica, la segunda cerámica porosa que se presenta en forma de capa porosa que recubre al menos parcialmente la superficie exterior de estas partículas y posiblemente de aglomeraciones porosas, y una porosidad interna entre dichas partículas;d) the porous refractory material is removed by chemical attack, with which a piece is obtained that comprises the particles of the first ceramic, the second porous ceramic that is presented in the form of a porous layer that covers at least partially the outer surface of these particles and possibly of porous agglomerations, and an internal porosity between said particles; e tratamiento de la pieza obtenida al final de la etapa d) mediante una técnica de infiltración química en fase gaseosa para depositar la tercera cerámica en la porosidad interna de la pieza; and treatment of the piece obtained at the end of step d) by means of a gas phase chemical infiltration technique to deposit the third ceramic in the internal porosity of the piece; f) opcionalmente, deposición de la tercera cerámica sobre la superficie exterior de la pieza obtenida al final de la etapa e) mediante una técnica de deposición química en fase gaseosa (“CVD”).f) optionally, deposition of the third ceramic on the outer surface of the piece obtained at the end of step e) by means of a gas phase chemical deposition technique ("CVD"). 10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la etapa a), durante la cual se prepara una pieza cruda o verde, comprende una etapa de preparación de la mezcla de un polvo de partículas de la primera cerámica y un polvo de partículas del material porógeno refractario susceptible de ser eliminado por un ataque químico; y una etapa de conformado de la mezcla de un polvo de partículas de la primera cerámica y un polvo de partículas del material porógeno refractario susceptible de ser eliminado por un ataque químico, en forma de pieza cruda o verde.10. Process according to claim 9, wherein step a), during which a raw or green piece is prepared, comprises a step of preparing the mixture of a powder of particles of the first ceramic and a powder of particles of the porogenic refractory material capable of being removed by chemical attack; and a step of shaping the mixture of a powder of particles of the first ceramic and a powder of particles of the porogenic refractory material that can be removed by chemical attack, in the form of a raw or green piece. 11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, en donde el material porógeno refractario se selecciona de materiales capaces de soportar una temperatura superior a 300 °C, preferiblemente superior a 400 °C, más preferiblemente, superior a 600 °C, mejor aún, superior a 800 °C, mejor aún, superior a 1000 °C; preferiblemente, el material porógeno refractario se selecciona de yeso, carbonato de potasio, carbonato de calcio, y sulfato de potasio (K2SO4).11. Process according to claim 9 or 10, wherein the refractory porogen material is selected from materials capable of withstanding a temperature greater than 300 °C, preferably greater than 400 °C, more preferably greater than 600 °C, better still, greater than 800 °C, better still, greater than 1000 °C; Preferably, the porous refractory material is selected from gypsum, potassium carbonate, calcium carbonate, and potassium sulfate (K 2 SO 4 ). 12. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en donde se lleva a cabo la preparación de la mezcla del polvo de partículas de la primera cerámica, y del polvo de partículas del material porógeno refractario susceptible de ser eliminado por un ataque químico por vía seca o por vía húmeda.12. Process according to any one of claims 9 to 11, wherein the preparation of the mixture of the powder of particles of the first ceramic, and of the powder of particles of the porogenic refractory material capable of being eliminated by a chemical attack by dry or wet method. 13. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en donde se realiza el conformado de la mezcla de un polvo de partículas de la primera cerámica, y de un polvo de partículas del material porógeno refractario susceptible de ser eliminado por un ataque químico por moldeo, por colada en barbotina, con un filtro prensa, o por una técnica de fabricación aditiva, por ejemplo, una técnica de proyección de ligante sobre un lecho de polvo.13. Method according to any one of claims 9 to 12, wherein the shaping of the mixture of a powder of particles of the first ceramic, and of a powder of particles of the porogenic refractory material capable of being eliminated by a etching by moulding, by slip casting, with a filter press, or by an additive manufacturing technique, for example, a binder projection technique on a powder bed. 14. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en donde el polímero precursor de la segunda cerámica, generalmente diluido en un disolvente, se añade durante la etapa de preparación de la mezcla de un polvo de partículas de la primera cerámica, y un polvo de partículas del material porógeno refractario susceptible de ser eliminado por un ataque químico; o durante la etapa de conformado de la mezcla de un polvo de partículas de la primera cerámica, y de un polvo de partículas del material porógeno refractario susceptible de ser eliminado por un ataque químico; o después de la etapa de conformado de la mezcla de un polvo de partículas de la primera cerámica y un polvo de partículas del material porógeno refractario susceptible de ser eliminado por un ataque químico, en forma de pieza cruda o verde; preferiblemente, el polímero precursor de la segunda cerámica se añade empapando la pieza cruda o verde en una solución del polímero, más preferiblemente, al vacío.14. Method according to any one of claims 9 to 13, wherein the precursor polymer of the second ceramic, generally diluted in a solvent, is added during the preparation stage of the mixture of a powder of particles of the first ceramic , and a powder of particles of the porogenic refractory material capable of being removed by chemical attack; or during the step of forming the mixture of a powder of particles of the first ceramic, and of a powder of particles of the porogenic refractory material that can be eliminated by chemical attack; or after the step of forming the mixture of a powder of particles of the first ceramic and a powder of particles of the porous refractory material that can be removed by chemical attack, in the form of a raw or green piece; Preferably, the second ceramic precursor polymer is added by soaking the green or green part in a solution of the polymer, more preferably, under vacuum. 15. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, en donde el polímero precursor, también denominado polímero precerámico, de la segunda cerámica se selecciona de policarbosilanos, polisilazanos, poliborosilanos y sus mezclas.15. Process according to any of claims 9 to 14, wherein the precursor polymer, also called preceramic polymer, of the second ceramic is selected from polycarbosilanes, polysilazanes, polyborosilanes and mixtures thereof. 16. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 15, en donde se reagrupan las etapas b) y c).16. Process according to any of claims 9 to 15, wherein steps b) and c) are grouped together. 17. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16, en donde, durante la etapa c), el tratamiento térmico se realiza a una temperatura de 600 °C a 1600 °C, preferiblemente de 800 °C a 1500 °C, más preferiblemente, de 1000 °C a 1200 °C.17. Process according to any of claims 9 to 16, wherein, during stage c), the heat treatment is carried out at a temperature of from 600 °C to 1600 °C, preferably from 800 °C to 1500 °C, more preferably, from 1000°C to 1200°C. 18. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 17, en donde, durante la etapa d), el ataque químico se realiza con una solución de un ácido, preferiblemente de un ácido mineral, tal como el ácido clorhídrico. 18. Process according to any of claims 9 to 17, wherein, during stage d), the chemical attack is carried out with a solution of an acid, preferably a mineral acid, such as hydrochloric acid.
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